栅压可寻址混合超导-半导体量子阱场效应纳米开关阵列的大规模片上集成
量子物理
2023-07-11 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
稳定、可复现、可扩展、可寻址且可控的混合超导-半导体（S-Sm）结与开关是基于栅极的量子处理器的关键电路元件与构建模块。由分裂栅电压产生的静电场效应有助于实现纳米开关，可基于二维半导体电子系统控制混合 S-Sm 电路中的电导或电流。在此，我们实验演示了一种大规模可扩展且栅压可控的混合场效应量子芯片的新颖实现。每个芯片包含分裂栅场效应混合结阵列，用作电导开关，由 In0.75Ga0.25As 量子阱与 Nb 超导电子电路集成制成。芯片中每个混合结可通过其对应的源-漏和两块全局分裂栅接触焊盘进行控制与寻址，从而允许在（超）导电与绝缘态之间切换。我们共制备了 18 个量子芯片，含 144 个场效应混合 Nb-In0.75Ga0.25As 2DEG-Nb 量子线，并研究了若干器件在低温下的电响应、开关电压（开/关）统计、量子产额和可复现性。所提出的集成量子器件架构允许对芯片上大阵列中的单个结进行控制，有助于开发新兴低温纳米电子电路与系统，以潜在应用于容错量子技术。
引用
@article{arxiv.2307.04355,
title = {Large-scale on-chip integration of gate-voltage addressable hybrid superconductor-semiconductor quantum wells field effect nano-switch arrays},
author = {Kaveh Delfanazari and Jiahui Li and Peng Ma and Reuben K. Puddy and Teng Yi and Yusheng Xiong and Ian Farrer and Sachio Komori and Jason Robinson and David A. Ritchie and Michael J. Kelly and Hannah J. Joyce and Charles G. Smith},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.04355},
year = {2023}
}