量子ナノフォトニクス：CMOSプラットフォームとスピン–光子インターフェースの異種集積化

ダイヤモンドの色中心は、量子技術を発展させ、DiVincenzo基準を満たし、最近では秘密鍵配送における量子優位性を実現するための主要な固体プラットフォームとして登場している。ブループリント研究からは、ローカル量子通信ネットワークを用いた汎用量子コンピューティングには、数千の論理キュービットを符号化するために数百万の物理キュービットが必要となることが示されており、これはスケーラビリティーの課題が未解決であることを表している。今回我々は、量子マイクロチップレットの二次元アレイの個別にアドレス可能な数千個のスズ空孔スピンキュービットを統合して、極低温制御用に設計された特定用途向け集積回路に集積する、モジュール型量子システムオンチップ（QSoC）アーキテクチャーを提示する。我々は、大規模異種集積のための「固定・解放」法によるQSoC転写、高スループットのスピンキュービット較正とスペクトル調整、効率的なスピン状態の準備と測定など、非常に重要な製造ステップとアーキテクチャーの部分構成要素を実証する。このQSoCアーキテクチャーは、スピン–光子周波数チャネル全体のスペクトル調整によって、量子メモリーアレイの完全な接続性を支持している。これらの測定に基づく設計研究は、キュービット密度の増加、より大きなQSoC活性領域、QSoCモジュール間の光ネットワーキングによる、さらなるスケーリングの可能性を示している。

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