스핀 큐비트 배열의 동시 고충실도 단일 큐비트 게이트

실리콘 스핀 큐비트는 산업용 반도체 제조 공정과의 호환성 덕분에 확장 가능한 양자 컴퓨팅의 유망한 대안으로 주목받고 있습니다. 양자 프로세서 확장을 위해서는 다수의 큐비트에서 고충실도 연산을 병렬로 수행하는 능력이 필수적이지만, 실리콘 소자에서는 병렬 작동 시 충실도가 저하되는 문제가 있어 동시 제어가 주요 과제로 남아있습니다. 본 연구는 5-큐비트 실리콘 스핀 배열에서 이러한 충실도 저하의 주된 원인이 마이크로파 구동으로 인한 AC 슈타크 편이임을 규명했습니다. 이 문제를 해결하기 위해 쌍별 위상 보정만을 기반으로 하는 확장 가능한 완화 프로토콜을 도입했습니다. 공유 제어 라인에 맞춤형 제어 펄스를 적용하여 개별 큐비트에서 99.99%를 훨씬 상회하는 X 및 Y 게이트 충실도를 달성했으며, 일부는 99.999%에 근접했습니다. 나아가, 최대 세 개의 큐비트를 동시 작동하는 동안에도 이 충실도는 99.99% 이상으로 유지되었습니다. 다섯 개의 큐비트를 병렬로 작동할 때에도 충실도는 널리 목표하는 내결함성 임계값인 99.9% 이상을 유지했습니다. 이러한 결과는 동시 작동 시에도 높은 충실도의 제어를 유지함으로써, 공유 큐비트 제어 라인이 대규모 반도체 양자 프로세서 개발을 지원할 수 있음을 보여줍니다. 이는 확장성 있는 양자 컴퓨팅 구현에 중요한 진전을 의미합니다.