Operação totalmente elétrica de um qubit de spin acoplado a um ressonador de alta Q

Construir um processador quântico prático envolve integrar milhões de qubits físicos juntamente com os componentes necessários para manipulação e leitura individuais de qubits. Matrizes de spins de silício com portas oferecem uma rota promissora para alcançar esse objetivo. Ressonadores otimizados de radiofrequência com alto fator de qualidade interno são baseados em indutores supercondutores e permitem leitura rápida de spin. Controle de spin totalmente elétrico e leitura dispersiva por porta eliminam a necessidade de componentes adicionais e simplificam a escalabilidade. No entanto, circuitos tanque supercondutores de alta Q são susceptíveis ao anelamento por interferência cruzada induzida por pulsos elétricos de controle de qubit, o que causa flutuações no potencial do ponto quântico e suspeita-se que degrade o desempenho do qubit. Aqui, relatamos o controle coerente e totalmente elétrico de um qubit de spin de buraco a 1,5 K, integrado em um transistor de efeito de campo de fin de silício e conectado a um indutor sensor de porta de nanofio de nitreto de nióbio. Nossos experimentos mostram que pulsos de controle de qubit com sua ampla gama de harmônicos superiores fazem o circuito tanque oscilar quando o espectro do pulso de controle sobrepõe a ressonância do tanque. Isso pode causar redução da visibilidade da leitura se a amplitude do anelamento exceder a separação do estado excitado do ponto quântico, liberando o bloqueio de spin de Pauli e, assim, levando a erros na preparação e medição do estado. Demonstramos como contornar esses efeitos projetando pulsos de controle ao redor das ressonâncias do tanque. Importante, constatamos que o anelamento não limita o tempo de coerência do spin, indicando que ressonadores eficientes de alta Q na sensoriamento por porta são compatíveis com controle totalmente elétrico do spin.