面向大规模量子点器件的自主时间校准:检测、实时反馈与噪声谱分析

半导体量子点(QD)量子比特的性能和可扩展性受到静电漂移与电荷噪声的限制,这些干扰会改变工作点并破坏量子比特参数的稳定性。随着系统扩展至大规模一维和二维阵列,人工重新校准变得不切实际,亟需开发自主稳定框架。该研究团队提出了一种创新方法,通过重复获取双量子点电荷稳定图(CSD)中的完整电荷跃迁线网络,将其作为探测局部静电环境的多维探针。通过精确追踪选定跃迁的时域运动,该技术能检测电压漂移、识别突发电荷重配置,并施加补偿性调整以维持稳定工作条件。研究团队在10量子点器件上验证了该方法,展示了鲁棒的稳定性能以及对量子点特异性噪声过程的实时诊断能力。射频反射测量CSD技术的高采集速率还支持时域噪声谱分析,可提取噪声功率谱密度、识别双能级涨落源,并分析阵列中的空间噪声相关性。分析结果表明,在100μHz频段背景噪声主要表现为1/f²幂律的漂移成分,伴随少数主导性双能级涨落源,器件内平均线性相关长度为(188±38)纳米。这些功能构成了量子点处理器可扩展自主校准与表征模块的基础,为长时间高保真量子比特操作提供了关键反馈机制。
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提交arXiv: 2025-12-31 14:41

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