在22nm FD-SOI CMOS工艺上单片集成量子共振隧穿门
量子物理
2022-02-07 v2 系统与控制
系统与控制
摘要
量子计算技术的激增推动了构建实用量子计算机的竞赛。创新的范围很广，涵盖了该技术的许多方面，例如量子比特、控制和检测机制、低温电子学以及系统集成。其中一些新兴技术有望成功地将低温电子学与量子比特所在的量子结构进行单片集成。在这项工作中，我们展示了一个完全集成的量子处理器单元，其中量子核心与控制与检测电路共同位于同一芯片上，采用GlobalFoundries的商用22纳米FD-SOI工艺制造。本工作描述的系统包含一个二维（2D）240量子比特阵列，集成了8个检测器和32个注入器，工作温度为3K，并置于一个两级Gifford-McMahon低温冷却器内。每个检测器和注入器的功耗分别为1mW和0.27mW。控制序列被编程到一个片上模式发生器中，该发生器充当量子处理器单元中所有硬件的命令与控制模块。使用上述装置，我们对2D量子比特阵列中的两个量子比特进行了量子共振隧穿实验。通过支持性的实验室测量，我们证明了所提出的架构在将现有量子核心扩展到数千个量子比特方面的可行性。
引用
@article{arxiv.2112.04586,
title = {Monolithic Integration of Quantum Resonant Tunneling Gate on a 22nm FD-SOI CMOS Process},
author = {Imran Bashir and Dirk Leipold and Elena Blokhina and Mike Asker and David Redmond and Ali Esmailiyan and Panagiotis Giounanlis and Hans Haenlein and Xuton Wu and Andrii Sokolov and Dennis Andrade-Miceli and Andrew K. Mitchell and Robert Bogdan Staszewski},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.04586},
year = {2022}
}