通过栅极反射测量与自旋依赖隧穿读取 CMOS 量子点的自旋

硅自旋量子比特是实现大规模量子处理器的有前途候选者，得益于磁性安静的宿主材料以及利用成熟硅器件制造工业的前景。我们报道了在 300 mm 晶圆尺度上采用 CMOS 兼容工艺制造的单占据栅极定义量子点中电子自旋的测量。对于读取，我们采用自旋依赖隧穿结合低占用单引线量子点电荷传感器，并利用射频栅极反射测量进行检测。我们利用该技术在两个器件中演示了自旋读取，通过激发态谱学获得 0.5–0.7 meV 范围内的谷分裂，并测得在 1 特斯拉下最大电子自旋弛豫时间（$T_1$）为 $9 \pm 3$ s。这些长寿命表明此处采用的硅纳米线几何结构与制造工艺对量子比特器件极具前景，而此处演示的自旋读取方法非常适用于多种可扩展架构。