スピンベースの
量子コンピューティング

関連製品: HDAWGUHF + AWGMFLI + MD + DIG

スピンベースの量子コンピューティングは、スケーラブルな量子コンピューターを
実現するための最先端技術です。
半導体量子ドット(QD)は、個々の電荷と関連するスピンをトラップするために使用され、
量子ビットとして使用されます。
Zurich Instruments の Quantum Computing Control System(QCCS)は、
スピンキュービットの特性化、制御、および読み出しのためのすべての主要ツールを提供し、
セットアップの信頼性を向上させ、セットアップ制御を簡素化する低ノイズでスケーラブルな
ソリューションを提供します。


スピンベースの量子コンピューティング拡大


単一スピンは半導体量子ドットに閉じ込められています。金属ゲートはそれらを定義し、
相対的な結合を制御します。
大きな量子ドットは、キュービットとして機能する小さなものの電荷センサーとして使用されます。
単一のキュービット動作は、マイクロ波ストリップラインを介してキュービットに結合された
振動磁場を通じて誘導されます。2つの量子ビットに近い金属ゲート上の高速パルスにより、
2つの量子ビットゲートを実現できます。


関連出版物

  • R. Hanson et al., “Spins in few-electron quantum dots”, Rev. Mod. Phys. 79, 1217 (2007)
  • A. Crippa et al., “Gate-reflectometry dispersive readout and coherent control of a spin qubit in silicon”, Nat. Comm. 10, 2776 (2019)
  • L. Vukušić et al., “Single-Shot Readout of Hole Spins in Ge”, Nano Lett. 18 (11), 7141-7145 (2018)
  • A. Crippa et al., “Level Spectrum and Charge Relaxation in a Silicon Double Quantum Dot Probed by Dual-Gate Reflectometry”, Nano Lett. 17, 2, 1001-1006 (2017)

ブログ投稿


アプリケーションノート



測定戦略

QCCSは、スピンキュービットシステムのすべての重要な特性評価ステップと操作に使用できます。

  • 量子ドットの特性 評価 MFLI ロックイン増幅器は、量子ドットの特性評価に使用されます。統合された低ノイズ電流アンプは、一般的なQDを流れる微小電流を増幅することができ、DC コンダクタンス、低周波コンダクタンス、およびゲートトランスインピーダンスを同時に取得するために、複数の発振器が異なる周波数に設定されます。デジタイザ機能を使用して、高速電流トレースを取得し、シングルショットスピン読み出しを実行できます。
  • 高速多重量子ビット制御 HDAWG は、QD エネルギレベル、結合、2量子ビットゲートの駆動に使用される金属ゲート用の高速パルスを生成します。クロスカップリングの影響を打ち消すために、追加のパルスが複数のゲートに適用されます。HDAWG は、単一のキュービットゲートを生成するために、マイクロ波源を変調できます。周波数多重化により、さまざまなキュービットに対処できます。単側波帯変調方式は、内部発振器と組み合わせて使用​​され、不要な画像を抑制し、クリーンなスペクトルを促進します。
  • 忠実度の高い読み出し RF 反射率測定で高周波で実行すると、スピン読み出し速度が大幅に向上します。UHFLIロックインアンプは、プローブ RF 読み出しトーンを生成し、センシング QD の反射応答を取得して、高速で高忠実度のシングルショットスピン読み出しを実行します。最大8つのセンシングドットを多重化して同時に読み取ることができます。復調信号の振幅または位相は、電荷センサーの複素インピーダンスの測定値であり、そこからキュービットの状態を測定できます。Zurich Instruments で測定するメリット QCCSは、複雑なスピンキュービットコンピュータを特徴付け、制御するためのすべての重要なコンポーネントを提供します。

Zurich Instrumentsで測定するメリット

QCCSは、複雑なスピンキュービットコンピューターを特徴付け、制御するためのすべての重要なコンポーネントを提供します。

  • 高度な統合により、セットアップの複雑さとメンテナンスの労力が軽減
    • 電流増幅器、マルチメータ、ロックイン増幅器、デジタイザをすべて1つのユニットに
    • 外部アナログアップ/ダウンコンバージョンを必要とせずに、1つの機器で信号生成と検出を統合した反射率測定読み出し
  • 絶縁とフィルタリングの必要性が減るため、入力コネクタでの電力損失が低くなります
  • 高速で低ノイズのHDAWG出力により、高速キュービットでも正確なスピン制御と忠実度の向上
  • 柔軟なリアルタイムシーケンサーによる高度で複雑な実験
  • 多数のキュービットへの明確な経路:内部発振器と広い出力帯域幅を使用して、多くの多重化され たキュービットを簡単に制御
  • 制御環境と既存のセットアップへの迅速な統合:QCoDeSおよびLabberのドライバーを備えた強力 なLabOne API
  • QCCSは、ワークフローとセットアップパフォーマンスを最適化する将来性のある投資です。適応 性が高く、将来のニーズに合わせて成長します。

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