半导体 Si/SiGe 量子点的射频单电子透射光谱研究
介观与纳米尺度物理
2025-04-08 v1 应用物理
摘要
快速单次自旋读出是使用自旋量子比特进行容错量子计算的关键要素。射频单电子晶体管（RF-SET）因其读出时间尺度远短于自旋退相干时间而被主要采用。在本工作中，我们实验演示了一种基于透射的 RF-SET，使用了多模块半导体-超导体组件。在 Si/SiGe 异质结构中，一个与双量子点相邻的单片集成 SET 通过引线键合至超导铌电感器，构成阻抗变换网络。与射频反射测量相比，所提出的装置在实验上更简单，无需定向耦合器。读出性能通过 SET 附近双量子点中的点-库仑跃迁（DRT）和量子点间电荷跃迁（ICT）的信噪比（SNR）作为射频功率和积分时间的函数来进行基准测试。研究发现，对于 ICT 和 DRT，达到单位 SNR 的最小积分时间分别为 100 ns 和 300 ns。所获得的最小积分时间与传统的射频反射测量装置中的最先进水平相当。此外，我们研究了 RF-SET 的开启特性，以探究电容位移和射频损耗。理解这些效应对于进一步优化阻抗变换网络以及辅助射频读出的器件设计至关重要。这种新的射频读出方案也展现了用于多路复用自旋量子比特读出以及进一步研究量子点中快速电荷动力学的前景。
引用
@article{arxiv.2504.05016,
title = {Radio frequency single electron transmission spectroscopy of a semiconductor Si/SiGe quantum dot},
author = {I. Fattal and J. Van Damme and B. Raes and C. Godfrin and G. Jaliel and K. Chen and T. Van Caekenberghe and A. Loenders and S. Kubicek and S. Massar and Y. Canvel and J. Jussot and Y. Shimura and R. Loo and D. Wan and M. Mongillo and K. De Greve},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.05016},
year = {2025}
}
备注
15 pages, 6 figures. Presented at APS March Meeting 2025