比利时微电子研究中心(imec)展示高品质的12寸晶圆矽基量子点自旋量子加工技术,元件在1Hz频率下的平均电荷杂讯为0.6μeV/OHz,且数值达到统计显着性。就杂讯表现而言,这些数值是目前在12寸晶圆相容制程中所取得的最低杂讯值。这麽低的杂讯值可以实现高保真度的量子控制,因为降低杂讯对於维持量子相干性与高保真度控制来说是关键。在12寸晶圆矽基金属氧化物半导体(MOS)量子点制程中,此次研究重复取得并再现展示这些数值,可能实现基於矽基量子点的大规模量子电脑。
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运用最先进的12寸晶圆整合流程所制成的矽基自旋量子点 |
矽材量子点自旋量子位元是用来实现大规模量子电脑的潜力构件,出於两大原因:第一,矽材自旋量子位元屡次在实验室环境中证实了其具备较长的量子相干时间(反映量子储存资讯时间较长的指标),并能以高保真度维持量子闸运作,所以这些量子是公认且经过测试、具备现实发展前景的技术。第二,这点对长期可行性来说可能也更为重要,那就是这项潜在技术可与互补式金氧半导体(CMOS)制造技术相容且紧密相连,因此可能可以透过矽基量子点结构所需的先进後段制程内连技术,实现晶圆等级的均匀度与良率。
矽基量子点自旋量子位元目前有好几种,imec目前都在进行研究。此次研究中,量子点自旋量子采用MOS量子点的结构,该结构就像是修正版的电晶体结构,用来捕获电子或电洞的单一自旋。为了达到较长的量子相干时间,量子点的杂讯特别是电荷杂讯,应该尽量越低越好。这种杂讯通常是由剩馀电荷产生,在量子点附近或其内部遭到捕获,而为了提高自旋量子位元的性能,消弭这些杂讯是重点。最後会由量子点量子位元结构的完整加工堆叠来决定性能,因为任何在堆叠内产生的缺陷都必须尽可能地控制到最小。