Создан T-переход в Si/SiGe для перемещения электронов с точностью переноса заряда 100%

Физики продемонстрировали конвейерное перемещение одиночных электронов через двумерный T-образный узел на базе гетероструктуры Si/SiGe, о чем сообщает журнал Nature Communications doi.orgNature Communicationsdoi.orgОткрыть источник ↗. Экспериментальное устройство площадью 10 мкм × 5 мкм объединяет две взаимно перпендикулярные линии конвейерной передачи зарядов doi.orgNature Communicationsdoi.orgОткрыть источник ↗. При мгновенной скорости электрона 270 мм с−1 точность переноса заряда между каналами составила 100,0000000% (+0%, −9 × 10−7%) doi.orgNature Communicationsdoi.orgОткрыть источник ↗.

Архитектура перехода и электростатическое управление

Конструкция T-перехода состоит из двух независимых линий QuBus (x-shuttle и y-shuttle), соединенных под углом 90° doi.orgNature Communicationsdoi.orgОткрыть источник ↗. Система включает 54 квантовые точки, а на внешних концах обеих линий сформированы одноэлектронные транзисторы для считывания зарядовых состояний doi.orgNature Communicationsdoi.orgОткрыть источник ↗. Чтобы исключить рост числа проводников при масштабировании, электростатические затворы объединены в группы, управляемые четырьмя каналами на каждую конвейерную линию doi.orgNature Communicationsdoi.orgОткрыть источник ↗. Вся маршрутизация и заполнение массива управляются одиннадцатью потенциальными каналами с помощью восьми базовых импульсных последовательностей doi.orgNature Communicationsdoi.orgОткрыть источник ↗.

Перенос заряда и перестановка электронных конфигураций

При работе устройства постоянное напряжение на основных группах затворов поддерживалось на уровне 330 мВ, тогда как замыкающие затворы на концах дорожек находились под потенциалом 0 В для формирования резких границ каналов doi.orgNature Communicationsdoi.orgОткрыть источник ↗. Базовые импульсы обеспечивают загрузку электронов, линейный перенос и переход между перпендикулярными ветвями без добавления дополнительных линий управления на самом перекрестке doi.orgNature Communicationsdoi.orgОткрыть источник ↗. Авторы также реализовали перестановку конфигураций заполненных квантовых точек doi.orgNature Communicationsdoi.orgОткрыть источник ↗. Этот шаг демонстрирует возможность реализации операций SWAP для спиновых кубитов в двухмерных масштабируемых квантовых процессорах doi.orgNature Communicationsdoi.orgОткрыть источник ↗.