Auswirkungen der Selbstheizung in 5 nm FinFETs bei kryogenen Temperaturen für zuverlässiges Quantencomputing: Wechselwirkungen zwischen Gerät und Schaltung

Kryogene komplementäre Metalloxid-Halbleiter (CMOS) Schaltungen sind unerlässlich, um Qubits zu steuern und auszulesen, um skalierbare Quantencomputer (QCs) zu realisieren. Analoge Schaltungen wie Stromspiegel und Digital-zu-Analog-Wandler (DACs) sind grundlegende Bausteine der Steuerungsschaltungen in QCs. Qubits sind äußerst empfindlich gegenüber thermischem Rauschen, das von der Steuerungsschaltung verursacht werden kann, was durch die Selbstheizung (SH) in Transistoren begünstigt wird. Neben Qubits ist auch die Auflösung von Datenwandlern anfällig für SH und verschlechtert sich aufgrund der SH, was den Auslesevorgang der Qubits im Quantencomputing negativ beeinflussen kann. Das vorherige Wissen über den durch SH bedingten Temperaturanstieg ist notwendig, um eine widerstandsfähige CMOS-basierte Steuerschaltung zu entwerfen. In dieser Arbeit untersuchen wir die Auswirkungen von SH auf 5 nm FinFETs und analoge Schaltungen für die Steuerungselektronik in QCs mithilfe des kryogen bewussten BSIM-CMG-Kompaktmodells bei sowohl kryogenen als auch Raumtemperaturen.