利用单电子盒在硅中实现自旋的快速高保真单次读出
介观与纳米尺度物理
2022-03-15 v1 量子物理
摘要
量子处理器读出系统的三个关键指标是测量速度、保真度与占用面积。快速高保真读出可实现电路中测量，这是众多动态算法与量子纠错所必需的特性，而小占用面积有助于设计可扩展、高连接度的架构并相应提升计算性能。在此，我们给出两项互补的演示：利用紧凑的色散电荷传感器——射频单电子盒，在硅量子点中实现自旋的快速高保真单次读出。该传感器尽管比传统探测器所需电极更少，却达到最先进水平，在不到 6 s 内实现 99.2% 的自旋读出保真度。我们证明，低损耗高阻抗谐振器与传感点高度耦合，辅以约瑟夫森参量放大，是实现最优性能的关键。我们量化了在这些读出方案中作为自旋-电荷转换机制的泡利自旋阻塞相对于自旋依赖隧穿至库的优势。我们的结果将色散电荷传感置于可扩展半导体自旋量子处理器读出方法的前沿。
引用
@article{arxiv.2203.06608,
title = {Fast high-fidelity single-shot readout of spins in silicon using a single-electron box},
author = {G. A. Oakes and V. N. Ciriano-Tejel and D. Wise and M. A. Fogarty and T. Lundberg and C. Lainé and S. Schaal and F. Martins and D. J. Ibberson and L. Hutin and B. Bertrand and N. Stelmashenko and J. A. W. Robinson and L. Ibberson and A. Hashim and I. Siddiqi and A. Lee and M. Vinet and C. G. Smith and J. J. L. Morton and M. F. Gonzalez-Zalba},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.06608},
year = {2022}
}
备注
Main: 9 pages, 4 figures, 1 table. Supplementary: 33 pages, 18 figures