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量子情報：300 mmのスピンキュービットウエハーにおける単一電子のプロービング
Nature 629, 8010 doi: 10.1038/s41586-024-07275-6
フォールトトレラントな量子コンピューターを構築するには、膨大な数の物理キュービットが必要になる。固体電子デバイスに基づくキュービット技術では、単一のプロセッサーに数百万のキュービットを集積するのに必要なデバイス製造の規模は、現代の相補型金属–酸化物–半導体（CMOS）産業のものに匹敵するレベルに達しなければならない。同様に重要なのは、極低温デバイス検査の規模が後れを取らずに効率的なデバイススクリーニングを可能にするとともに、キュービットの歩留まりや電圧ばらつきなどの統計的基準を改善しなければならないことである。シリコン（Si）中の電子に基づくスピンキュービットは、優れた制御忠実度を示しているが、以前から歩留まりとプロセスばらつきが難題であった。今回我々は、極低温300 mmウエハープローバーを用いて、工業製造された数百のスピンキュービットデバイスの性能に関する大量のデータを1.6 Kで収集する検査プロセスを提示する。この検査方法は高速フィードバックをもたらし、CMOS適合製造プロセスの最適化が可能になるため、高い歩留まりと低いプロセスばらつきにつながる。我々は、このシステムを用いて、スピンキュービットの動作点の測定を自動化し、ウエハー全体における単一電子の遷移を調べた。また、単一電子動作電圧のランダムなばらつきを解析し、最適化された製造プロセスによって300 mmスケールでの乱れが低レベルになることを見いだした。まとめると今回の結果は、CMOS業界の手法をスピンキュービットデバイスの製造と測定に適用することによって実現できる進歩を実証している。
