Portes logiques à deux qubits dans une plate-forme de silicium standard

par Agostino Apra

Projet de thèse en Nanophysique

Sous la direction de Silvano (phys) De franceschi.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale physique (Grenoble) , en partenariat avec Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (LETI - CEA) (laboratoire) depuis le 01-03-2018 .


  • Résumé

    Dans ce projet de thèse, nous proposons de développer et d'exploiter une porte à deux qubits basée sur des qubits à spin unique couplés par échange, réalisés avec la technologie SOI (silicon-on-insulator) dans la ligne fab de 300 mm du LETI. Les dispositifs étudiés bénéficieront de la fiabilité et de la reproductibilité de la fabrication de semi-conducteurs standard, ce qui est essentiel pour relever le défi de l'intégration à grande échelle des qubits. En outre, le projet aura accès à des dispositifs fabriqués à partir de plaquettes SOI à base de 28Si avec une pureté isotopique de 99,992%, où une plus grande cohérence de spin est attendue. À la suite de la récente démonstration par AINC d'un dispositif qubit-spin qub avec des échelles de temps caractéristiques prometteuses, la priorité sera donnée aux dispositifs de type p confinant les trous. Le projet bénéficiera d'un environnement dynamique, avec une collaboration bien établie avec LETI qui a récemment développé des liens forts avec NEEL. Après une première phase consacrée à l'étude du couplage d'échange en tunnel entre des points quantiques de silicium proches, et à la caractérisation de base des premiers dispositifs 28Si, le candidat se concentrera sur le développement de portails logiques bi-qubit à haute fidelity en dispositifs quantiques avec double et quadruple quantum dots. L'impact du silicium purifié isotopiquement sera évalué par comparaison avec des dispositifs à base de silicium naturel.

  • Titre traduit

    Two-qubit logic gates in an industry-standard silicon platform


  • Résumé

    In this thesis project we propose to develop and operate a two-qubit gate based on exchange- coupled single-spin qubits, realized using silicon-on-insulator (SOI) technology in the 300-mm fab line of LETI. The studied devices will benefit from the reliability and reproducibility of industry-standard semiconductor fabrication, which is an essential to undertake the challenge of large-scale qubit integration. In addition, the project will have access to devices fabricated from SOI wafers based on 28Si with 99.992% isotopic purity, where longer spin coherence is expected. Following INAC's recent demonstration of a hole-spin qubit device with promising characteristic time scales, priority will be given to p-type devices confining holes. The project will profit from a dynamic environment, with a well-established collaboration with LETI and recently developed strong links with NEEL. After an initial phase devoted to the study of tunnel-based exchange coupling between nearby silicon quantum dots, and to basic characterizations of the first 28Si devices, the candidate will focus on the development of high fidelity two-qubit gates in double and quadruple quantum-dot devices. The impact of isotopically purified silicon will be evaluated by benchmarking against natural-silicon devices.