Objectif
The application of electron spin resonance (ESR) and related techniques to the development of semiconductor-based quantum computing devices is a promising and challenging objective. However, for the realisation of quantum logic gates based on ESR further detailed knowledge is needed both on the materials science of the paramagnetic states in semiconductors which could be used for the construction of quantum logic gates as well as on the feasibility of the integration of such devices with conventional microelectronics which requires the development of novel and very sensitive ESR detection techniques based on electronic transport. These issues will be addressed systematically to identify the most promising ESRQC scheme with potential for large-scale integration to be pursued after the assessment. The application of electron spin resonance (ESR) and related techniques to the development of semiconductor-based quantum computing devices is a promising and challenging objective. However, for the realisation of quantum logic gates based on ESR further detailed knowledge is needed both on the materials science of the paramagnetic states in semiconductors which could be used for the construction of quantum logic gates as well as on the feasibility of the integration of such devices with conventional microelectronics which requires the development of novel and very sensitive ESR detection techniques based on electronic transport. These issues will be addressed systematically to identify the most promising ESRQC scheme with potential for large-scale integration to be pursued after the assessment.
OBJECTIVES
While a full project would aim at the actual realization of a basic solid-state ESRQC gate, it is the objective of the assessment project to explore key elements which are prerequisites for the successful demonstration of a working ESRQC device.
These key elements are:
-the identification of a suitable semiconductor matrix and the paramagnetic states (such as dopants, point defects or complexes) which are expected to be the best candidates for the use in quantum logic gates;
- the demonstration that the magnetic resonance of single paramagnetic states can be detected with electronic transport measurements.
DESCRIPTION OF WORK
Phosphorous or other donor atoms are typically proposed as the paramagnetic state in a quantum logic gates in ESRQC devices based on Si/SiGe hetero-structures. While the paramagnetic properties (hyperfine coupling of the electron to the P nucleus and the relaxation times) are well know for the various donors in crystalline Si, in SiGe alloys the hyperfine coupling is only known for phosphorous atoms in alloys with low Ge concentration and no information on the relaxation times is known at all. To be able to judge the viability of these concepts based on donor atoms in Si and SiGe alloys, we will determine the hyperfine coupling as well as the relaxation time of selected single and double donors in Si and over an extended alloy range in thick epitaxial layers grown by chemical vapour deposition. Using conventional ESR, the hyperfine coupling constants will be determined. Time resolved ESR techniques will be used as a very efficient way to determine the relaxation time of the defects. Spin resonance of single paramagnetic states has been successfully detected using optically detected magnetic resonance (ODMR).
Until now, the highest sensitivity for the detection of spins via resonant changes of electronic transport through a semiconductor device is 100 spins. In principle, single spin states should be identified with electrical means in an ESRQC. For this proof-of-principle experiment, we will use metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (MOSFET) with small gate areas, in which random switching of the source-drain current is observed (random telegraph noise, RTN). Such MOSFETs exhibiting RTN are the semiconductor devices with single defects, which are most similar to the devices currently proposed for ESRQC gates. Resonant changes of the noise power density will be determined using a combination of conventional noise measurement techniques and ESR or via resonant changes of the characteristic capture and emission times, which can be obtained by a statistic al analysis.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: Le vocabulaire scientifique européen.
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- ingénierie et technologie génie électrique, génie électronique, génie de l’information ingénierie électronique matériel informatique calculateur quantique
- sciences naturelles sciences physiques électromagnétisme et électronique dispositif à semiconducteur
- sciences naturelles sciences physiques électromagnétisme et électronique microélectronique
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Programme(s)
Programmes de financement pluriannuels qui définissent les priorités de l’UE en matière de recherche et d’innovation.
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Thème(s)
Les appels à propositions sont divisés en thèmes. Un thème définit un sujet ou un domaine spécifique dans le cadre duquel les candidats peuvent soumettre des propositions. La description d’un thème comprend sa portée spécifique et l’impact attendu du projet financé.
Les appels à propositions sont divisés en thèmes. Un thème définit un sujet ou un domaine spécifique dans le cadre duquel les candidats peuvent soumettre des propositions. La description d’un thème comprend sa portée spécifique et l’impact attendu du projet financé.
Appel à propositions
Procédure par laquelle les candidats sont invités à soumettre des propositions de projet en vue de bénéficier d’un financement de l’UE.
Données non disponibles
Procédure par laquelle les candidats sont invités à soumettre des propositions de projet en vue de bénéficier d’un financement de l’UE.
Régime de financement
Régime de financement (ou «type d’action») à l’intérieur d’un programme présentant des caractéristiques communes. Le régime de financement précise le champ d’application de ce qui est financé, le taux de remboursement, les critères d’évaluation spécifiques pour bénéficier du financement et les formes simplifiées de couverture des coûts, telles que les montants forfaitaires.
Régime de financement (ou «type d’action») à l’intérieur d’un programme présentant des caractéristiques communes. Le régime de financement précise le champ d’application de ce qui est financé, le taux de remboursement, les critères d’évaluation spécifiques pour bénéficier du financement et les formes simplifiées de couverture des coûts, telles que les montants forfaitaires.
Coordinateur
16152 GENOVA
Italie
Les coûts totaux encourus par l’organisation concernée pour participer au projet, y compris les coûts directs et indirects. Ce montant est un sous-ensemble du budget global du projet.