應用於大規模量子位元自旋操控之電子自旋共振蜿蜒線

Abstract

量子電腦利用量子疊加和糾纏的特性，可解決古典電腦無法解決的特定複雜問題。以自旋為基礎的矽量子點元件因為擁有相當長的去相干時間，以及和超大型積體電路技術的相容性，被視為實現高保真度量子位元相當有潛力的元件平台。有效控制量子點內的電子自旋對實現大規模量子位元系統至關重要，透過電子自旋共振機制，並施加頻率介於100 MHz和100 GHz的振盪磁場，可達成電子自旋操控，因此對微波工程實驗技術的知識，對於利用電子自旋共振結構傳送高頻訊號至量子點來說非常重要。 儘管已有相關研究呈現有效的單一量子位元自旋操控，目前仍無相關文獻探討能應用於大規模自旋量子位元的電子自旋共振架構。本論文提出一個能應用於大規模矽量子點操控的電子自旋共振蜿蜒線元件。模擬結果顯示該元件可以大幅增加磁場，並有效降低電場以減輕雜訊與局部加熱的問題，並可適用於五十個量子位元系統以達到高保真度、低雜訊電子自旋操控。透過晶圓微波量測可用於三個量子位元操控的電子自旋共振蜿蜒線，其反射係數在10到50 GHz皆大於-7 dB，證實此元件低損耗的特性。