All-elektrischer Betrieb eines Spin-Qubits, das mit einem hoch-Q Resonator gekoppelt ist

Der Bau eines praktischen Quantenprozessors beinhaltet die Integration von Millionen physikalischer Qubits sowie die notwendigen Komponenten zur individuellen Manipulation und Auslesung der Qubits. Arrays von gate-gesteuerten Silizium-Spins bieten einen vielversprechenden Weg, um dieses Ziel zu erreichen. Optimierte Hochfrequenzresonatoren mit hohem inneren Qualitätsfaktor basieren auf supraleitenden Induktivitäten und ermöglichen eine schnelle Spin-Auslesung. All-elektrische Spin-Kontrolle und gate-dispersive Auslesung entfernen die Notwendigkeit zusätzlicher Gerätekomponenten und vereinfachen das Skalieren. Allerdings sind supraleitende Hoch-Q Tankkreise anfällig für Übersprechen, das durch elektrische Qubit-Kontrollpulse induziert wird, was zu Fluktuationen des Quantenpunktpotentials führt und voraussichtlich die Qubit-Leistung beeinträchtigt. Hier berichten wir über die kohärente und all-elektrische Kontrolle eines Lochspin-Qubits bei 1,5 K, integriert in einen Silizium-Fin-Feldeffekttransistor und verbunden mit einem Niobium-Nitrid-Nanodraht-Induktorsensor. Unsere Experimente zeigen, dass Qubit-Kontrollpulse mit ihrem breiten Spektrum höherer Harmonischen den Tank aufreiten, wenn das Spektrum des Kontrollpulss mit der Tankresonanz überlappt. Dies kann zu einer Verringerung der Sichtbarkeit bei der Auslesung führen, wenn die Aufschwingamplitude des Tanks die energetische Spaltung des angeregten Zustands des Quantenpunkts übersteigt, was die Pauli-Spinblockade aufhebt und somit zu Fehlern bei der Zustandsvorbereitung und -messung führt. Wir demonstrieren, wie man diese Effekte umgehen kann, indem wir Kontrollpulse um die Tankresonanzen gestalten. Wichtig ist, dass wir feststellen, dass das Aufreiten die Spin-Kohärenzzeit nicht begrenzt, was darauf hinweist, dass effiziente Hoch-Q Resonatoren in der Gate-Sensorik mit all-elektrischer Spin-Kontrolle kompatibel sind.