Integración heterogénea de las interfaces de fotones de espín con una plataforma CMOS

Área de la Ciencia:

• Ciencia de la información cuántica
• Tecnologías cuánticas de estado sólido
• Ingeniería a nanoescala

Sus antecedentes:

• Los centros de color de diamante, como los qubits de vacío de estaño (SnV), son prometedores para las tecnologías cuánticas, cumpliendo con los criterios de DiVincenzo.
• Los desafíos de escalabilidad existen para la computación cuántica, que requiere millones de qubits para operaciones lógicas robustas.
• Las arquitecturas actuales se enfrentan a limitaciones en la integración y el control de un gran número de qubits de manera eficiente.

Objetivo del estudio:

• Introducir una arquitectura de sistema cuántico modular en chip (QSoC) para la computación cuántica escalable.
• Para demostrar la viabilidad de la integración de miles de individualmente direccionable SnV spin qubits.
• Abordar el desafío de la integración y el control heterogéneos a gran escala de los dispositivos cuánticos.

Principales métodos:

• Desarrollo de una arquitectura QSoC que integre los qubits de espín SnV en matrices 2D en un circuito integrado específico de la aplicación.
• Utilizando un método de "bloqueo y liberación" para la integración heterogénea de microchiplets cuánticos.
• Implementación de la calibración de qubits de espín de alto rendimiento, ajuste espectral y preparación/medida eficiente del estado de espín.

Principales resultados:

• Demostración de las etapas de fabricación cruciales y de los subcomponentes arquitectónicos del QSoC.
• Integración exitosa de miles de qubits de espín SnV dirigibles individualmente.
• La arquitectura QSoC permite una conectividad completa para matrices de memoria cuántica a través del ajuste espectral a través de canales de espín fotónico.

Conclusiones:

• La arquitectura QSoC proporciona una plataforma escalable para la computación cuántica y las redes de comunicación.
• Los métodos demostrados allanan el camino para la fabricación de sistemas cuánticos a gran escala.
• Se puede lograr una mayor escala a través de una mayor densidad de qubits, regiones QSoC más grandes y redes ópticas.