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面向量子计算集成电路的22纳米FDSOI CMOS技术低温特性研究

DOI：10.1109/LED.2018.2880303 期刊：IEEE Electron Device Letters 出版年份：2018 更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要： 提出了一种实现大规模、"高温"高保真量子计算集成电路的方法，该方法基于与毫米波自旋操控及读出电路技术单片集成的单/多耦合量子点电子/空穴自旋量子比特。对最小尺寸的6nm×20nm×80nm硅沟道n型MOSFET（电子自旋量子比特）、硅锗沟道p型MOSFET（空穴自旋量子比特）以及双量子点互补量子比特的测量显示，在2K温度下亚阈值区存在强量子效应——这是量子点共振隧穿的特征。自旋读出用跨阻放大器（TIA）的S参数测量表明其性能从300K到2K得到提升。最终该量子比特-TIA电路具有50Ω输出阻抗、78dBΩ跨阻增益和70GHz单位增益带宽，功耗为3.1mW。
作者： S. Bonen，U. Alakusu，Y. Duan，M.J. Gong，M.S. Dadash，L. Lucci，D.R. Daughton，G.C. Adam，S. Iord?nescu，M. P??teanu，I. Giangu，H. Jia，L.E. Gutierrez，W.T. Chen，N. Messaoudi，D. Harame，A. Müller，R.R. Mansour，P. Asbeck，S.P. Voinigescu
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究高温（高T）硅和硅锗电子/空穴自旋量子比特及量子比特集成电路（IC）在商用22纳米FDSOI CMOS技术中的可行性，并通过模拟探索其扩展至2纳米尺寸的潜力。

研究成果

该论文证明，在量产的22纳米全耗尽绝缘体上硅（FDSOI）CMOS技术中，量子比特与高保真读出电路可在2开尔文温度下实现单片集成。随着晶体管最小特征尺寸的持续缩小，更高温度下的运行将成为可能。

研究不足

由于低约束能和耦合能，量子比特的运行目前仅限于100毫开尔文以下的温度。缺乏单片集成进一步降低了读出保真度和计算速度。

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    463

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  • ZEISS LSM 990 Spectral Multiplex

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    厂家：Carl Zeiss Microscopy GmbH

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    型号：ZEISS Sigma 300 with RISE

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