基于自然硅/硅锗的工业 300 mm 晶圆加工的自旋量子比特
介观与纳米尺度物理
2024-09-23 v2 材料科学
量子物理
摘要
实现通用量子计算机需要运行成千上万甚至上亿个量子比特。利用现有工业半导体制造技术和基础设施进行规模化和可重复制造，使得以硅为基础的自旋量子比特成为实现这一目标的最有前景的平台之一。迄今为止最大规模的半导体量子处理器是在一种因其低电荷噪声、长量子相干时间和快速驱动速度而为人所知的硅/硅锗异质结构中实现的，但其高结构复杂度给工业实现带来了挑战。本文展示了一个完全由工业 300 mm 晶圆制造工艺线（从异质结构生长到 Co 单磁体集成）制造的自然硅/硅锗异质结构中托管的量子点。我们报告的电荷噪声值低于 2 μeV/√Hz，自旋松弛时间超过 1 s，以及 T2* 和 T2H 分别为 1 μs 和 50 μs，适用于使用自然硅生长的量子井。此外，我们实现了最高可达 5 MHz 的 Rabi 频率和单量子比特门保真度超过 99%。除了可规模化之外，300 mm 工艺的高可重复性使得对量子比特指标与工艺参数之间的依赖性进行确定性研究成为可能，这对于优化量子比特质量至关重要。
引用
@article{arxiv.2409.12731,
title = {Industrial 300$\,$mm wafer processed spin qubits in natural silicon/silicon-germanium},
author = {Thomas Koch and Clement Godfrin and Viktor Adam and Julian Ferrero and Daniel Schroller and Noah Glaeser and Stefan Kubicek and Ruoyu Li and Roger Loo and Shana Massar and George Simion and Danny Wan and Kristiaan De Greve and Wolfgang Wernsdorfer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.12731},
year = {2024}
}