1024个集成硅量子点的快速低温表征
量子物理
2025-01-08 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
量子计算机正接近千量子比特量级，当前重点在于通过扩展规模来提升计算性能。随着量子处理器复杂度的增长，新的挑战随之出现，例如器件变异性的管理以及与支撑电子学的接口问题。硅量子点中的自旋量子比特凭借其已证实的控制保真度以及与大规模集成兼容的潜力，有望应对这些挑战。在此，我们展示了1024个硅量子点与片上数字和模拟电子学的集成，所有组件均在1 K以下工作。高频模拟多路复用器以最少的电连接提供对所有器件的快速访问，使得在仅5分钟内即可获取整个量子点阵列的特征数据。我们通过利用具有最先进信号完整性的射频反射测量实现这一点，达到160 ps的最小积分时间。关键量子点参数通过快速自动化机器学习例程提取，以评估量子点良率并理解器件设计的影响。我们发现量子点参数与室温晶体管行为之间存在相关性，可用作在线工艺监控的替代指标。我们的结果表明，如何以比当前探测技术低得多的温度和快几个数量级的测量速率对硅量子器件进行快速大规模研究，并构成了未来大规模量子比特阵列片上寻址的平台。
引用
@article{arxiv.2310.20434,
title = {Rapid cryogenic characterisation of 1024 integrated silicon quantum dots},
author = {Edward J. Thomas and Virginia N. Ciriano-Tejel and David F. Wise and Domenic Prete and Mathieu de Kruijf and David J. Ibberson and Grayson M. Noah and Alberto Gomez-Saiz and M. Fernando Gonzalez-Zalba and Mark A. I. Johnson and John J. L. Morton},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.20434},
year = {2025}
}
备注
Main text: 14 pages, 8 figures, 1 table Supplementary: 8 pages, 6 figures