用于量子与神经启发计算的埃级离子束工程超薄埋藏氧化物
介观与纳米尺度物理
2024-08-22 v2 材料科学
应用物理
量子物理
摘要
包含埋藏超薄隧穿氧化物、二维材料和固态电解质的纳米多层系统对下一代逻辑、存储、量子和神经启发计算至关重要。然而，在埃尺度进行超薄层控制对前沿应用仍具有挑战性。这里我们提出了一种可扩展的方法，利用聚焦离子束退火实现埋藏超薄氧化物的埃级厚度控制工程。我们对 Ne+ 辐照 Al/a-AlOx/Al 结构的分子动力学模拟证实了离子产生的晶体缺陷的关键作用。我们在 25×25 mm 芯片上实验验证了其在 Josephson 结调谐中的性能，电阻范围为 2% 至 37%，标准差为 0.86%。此外，我们展示了超导 transmon 量子比特的 ±17 MHz 频率控制（±0.172 Å 隧穿势垒厚度），相干时间长达 500 μs，这对有用的容错量子计算具有前景。这项工作通过深度控制的晶体缺陷生成，确保了终极尺度的超薄多层纳米系统工程。
引用
@article{arxiv.2408.10138,
title = {Angstrom-scale ion-beam engineering of ultrathin buried oxides for quantum and neuro-inspired computing},
author = {N. Smirnov and E. Krivko and D. Moskaleva and D. Moskalev and A. Solovieva and V. Echeistov and E. Zikiy and N. Korshakov and A. Ivanov and E. Malevannaya and A. Matanin and V. Polozov and M. Teleganov and N. Zhitkov and R. Romashkin and I. Korobenko and A. Yanilkin and A. Lebedev and I. Ryzhikov and A. Andriyash and I. Rodionov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.10138},
year = {2024}
}