基于增强锁存机制的自旋量子比特高保真单次读出
介观与纳米尺度物理
2019-06-12 v2 量子物理
摘要
基于自旋阻塞的半导体自旋量子比特读出速度快，但电荷信号小。先前的研究表明额外的电荷映射过程大有裨益，然而其底层机制和可实现的保真度仍存在不确定性。在本工作中，我们研究了两种增强锁存读出变体的单次保真度与限制机制。对于常规和增强读出，我们分别实现了平均单次读出保真度 > 99.3% 和 > 99.86%，后者是迄今为止自旋阻塞的最高值。信号幅度增强至完整的单电子信号，同时保持了读出速度。此外，由于电荷传感器信号不再依赖于与传统 (2, 0) - (1, 1) 电荷偶极对齐，版图约束得以放宽。本研究使用了硅施主-量子点量子比特，其偶极不敏感性大幅放宽了施主放置要求。其中一种读出变体还通过将自旋弛豫过程替换为电荷亚稳态过程而受益于参数化寿命增强。这为进一步提高保真度提供了机会。我们研究了不同状态下的弛豫机制。本工作展示了一种快速、具有单电子信号且保真度更高的读出。并进一步预测，在几微秒测量时间内超越 99.9% 保真度是可以实现的。
引用
@article{arxiv.1703.02651,
title = {High-fidelity single-shot readout for a spin qubit via an enhanced latching mechanism},
author = {Patrick Harvey-Collard and Benjamin D'Anjou and Martin Rudolph and N. Tobias Jacobson and Jason Dominguez and Gregory A. Ten Eyck and Joel R. Wendt and Tammy Pluym and Michael P. Lilly and William A. Coish and Michel Pioro-Ladrière and Malcolm S. Carroll},
journal= {arXiv preprint arXiv:1703.02651},
year = {2019}
}
备注
Supplementary information is included with the paper