Reducing charge noise in quantum dots by using thin silicon quantum wells
Paquelet Wuetz, Brian (Delft University of Technology)
Degli Esposti, Davide (Delft University of Technology)
Zwerver, Anne-Marije J. (Delft University of Technology)
Amitonov, Sergey V. (QuTech and Netherlands Organisation for Applied Scientific Research)
Botifoll, Marc (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Arbiol i Cobos, Jordi (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Vandersypen, Lieven M. K. (Delft University of Technology)
Russ, Maximilian (Delft University of Technology)
Scappucci, Giordano (Delft University of Technology)

Fecha:	2023
Resumen:	Charge noise in the host semiconductor degrades the performance of spin-qubits and poses an obstacle to control large quantum processors. However, it is challenging to engineer the heterogeneous material stack of gate-defined quantum dots to improve charge noise systematically. Here, we address the semiconductor-dielectric interface and the buried quantum well of a 28 Si/SiGe heterostructure and show the connection between charge noise, measured locally in quantum dots, and global disorder in the host semiconductor, measured with macroscopic Hall bars. In 5 nm thick 28 Si quantum wells, we find that improvements in the scattering properties and uniformity of the two-dimensional electron gas over a 100 mm wafer correspond to a significant reduction in charge noise, with a minimum value of 0. 29 ± 0. 02 μeV/Hz ½ at 1 Hz averaged over several quantum dots. We extrapolate the measured charge noise to simulated dephasing times to -gate fidelities that improve nearly one order of magnitude. These results point to a clean and quiet crystalline environment for integrating long-lived and high-fidelity spin qubits into a larger system. Charge noise degrades the performance of spin qubits hindering scalability. Here the authors engineer the heterogeneous material stack in 28 Si/SiGe gate-defined quantum dots, to improve the scattering properties and to reduce charge noise.
Ayudas:	European Commission 951852 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2021/SGR-00457 Ministerio de Ciencia e Innovación CEX2021-001214-S Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2020/FI-00103
Derechos:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, fins i tot amb finalitats comercials, sempre i quan es reconegui l'autoria de l'obra original.
Lengua:	Anglès
Documento:	Article ; recerca ; Versió publicada
Materia:	Quantum dots ; Spintronics
Publicado en:	Nature communications, Vol. 14 (March 2023) , art. 1385, ISSN 2041-1723
Obra relacionada:	«Correction to : Reducing charge noise in quantum dots by using thin silicon quantum wells (Nature Communications, Vol. 14 (April 2023), art. 1921 https://doi.org/10.1038/s41467-023-37548-z

Correcció de l'article: https://ddd.uab.cat/record/282570
DOI: 10.1038/s41467-023-36951-w
PMID: 36914637

9 p, 1.1 MB

El registro aparece en las colecciones:
Documentos de investigación > Documentos de los grupos de investigación de la UAB > Centros y grupos de investigación (producción científica) > Ciencias > Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)
Artículos > Artículos de investigación
Artículos > Artículos publicados