基于栅极全围栏晶体管的硅自旋量子比特的器件/电路仿真
介观与纳米尺度物理
2026-04-07 v1 量子物理
摘要
我们理论地研究了基于栅极全围栏 (GAA) 晶体管的自旋量子比特结构的读出过程。我们的研究聚焦于由两个物理量子比特组成的逻辑量子比特。不同的自旋配置导致不同的电荷分布，从而影响 GAA 晶体管上的静电效应。因此，GAA 晶体管通过的电流取决于量子比特的状态。我们使用技术计算机辅助设计 (TCAD) 仿真计算了该量子比特和 GAA 结构的三维配置的电压-电流特性。此外，我们使用仿真程序与集成电路优化 (SPICE) 进行电路仿真，以探讨由互补金属氧化物半导体 (CMOS) 晶体管制造的读出电路是否可以放大量子比特产生的弱信号。我们的发现表明，通过动态控制在经过良好设计的电路中施加的电压，可以在传统的sense放大器基础上有效检测读出。
引用
@article{arxiv.2512.08152,
title = {Device/circuit simulations of silicon spin qubits based on a gate-all-around transistor},
author = {Tetsufumi Tanamoto and Keiji Ono},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.08152},
year = {2026}
}
备注
12 pages, 13 figures