[박재민, 장현규 학생 – 양자집적회로 연구실/김도헌 교수] 실리콘 스핀 큐비트 고속 피드백과 결맞음 시간 향상법 개발 – Nature Communications지 게재
양자회로의 구현을 위한 물리계 중 반도체 스핀 큐비트 접근방식은 스핀의 긴 결맞음 시간, 반도체 CMOS 공정과 높은 호환성, 제어회로와 큐비트 회로의 집적용이성 등의 장점을 기반으로 미래 유망플랫폼 중 하나로 여겨지고 있다. 특히 실리콘과 같은 group-IV 반도체 스핀 큐비트는 꾸준한 재료와 나노 공정의 개발을 거쳐 현재 소규모 큐비트계의 동작검증 단계에 있다. 그러나 실리콘 스핀 큐비트는 스핀공명을 전기적으로 유도하기 위해 전하의 움직임을 자기장변화로 변환해주는 인위적인 자석구조물이 필요하며 과도한 전하-스핀 커플링은 오히려 실리콘 스핀의 결맞음시간을 저해하는 중요요소로 작용되어 문제점이 제기되어 왔다. 양자집적회로 연구실(김도헌 교수)의 박재민, 장현규 학생은 이러한 자기장 요동을 실시간으로 추적하여 전자 스핀 큐비트의 작동 주파수를 실시간으로 보정하는 피드백 회로를 개발하였다. 이를 이용해 실리콘 스핀 큐비트의 동작 충실도를 획기적으로 향상시켜, 그 결과를 Nature Communications 지에 게재하였다. 본 연구에서 새롭게 개발한 해밀토니안 추정법은 전하잡음의 실시간 추적에도 사용할 수 있어 향후 양자제어 분야에서 폭넓게 응용할 수 있는 기초연구결과를 제공하였다.
논문명: Passive and active suppression of transduced noise in silicon spin qubits
저자: 박재민, 장현규, 손한서, 윤종인, 송영욱, 강병우, Lucas E. A. Stehouwer, Davide Degli Esposti, Giordano Scappucci, 김도헌