硅 MOS 量子点可调单元中的高保真无耗旋感测
量子物理
2025-05-16 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
金属-氧化物-半导体（MOS）技术是开发基于自旋量子比特的量子计算机的有前景的平台。对该方法进行规模化将受益于兼顾 qubit 连通性约束的紧凑灵敏传感器，同时具备工业制造的可行性。本文展示了一个紧凑的无耗式自旋量子比特传感器，即单电子盒（SEB），集成于平面 MOS 量子点（QDs）的双线性单元中，采用工业级 300 mm 硅片工艺制造。通过独立的栅极控制 SEB 和双量子点隧穿率，我们优化了传感器，以在 340us（99% 在 20us）内实现 99.92% 的读出保真度，保真度水平与使用更紧凑传感器所获得的最佳值相当。此外，我们构建了一个隐藏马尔可夫模型来描述两电子自旋动力学，使我们能够更准确地计算测量结果，从而提高读出保真度。我们的结果表明，在保持足够 qubit 连通性的同时，可以在硅自旋量子比特架构中引入高保真传感器，同时提供更快的读出和更高效的初始化方案。
引用
@article{arxiv.2505.10435,
title = {High-fidelity dispersive spin sensing in a tuneable unit cell of silicon MOS quantum dots},
author = {Constance Lainé and Giovanni A. Oakes and Virginia Ciriano-Tejel and Jacob F. Chittock-Wood and Lorenzo Peri and Michael A. Fogarty and Sofia M. Patomäki and Stefan Kubicek and David F. Wise and Ross C. C. Leon and M. Fernando Gonzalez-Zalba and John J. L. Morton},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.10435},
year = {2025}
}