매우 높은 전자 이동도와 작은 전자 유효질량을 가진 GaAs는 반도체 기반 양자컴퓨팅 소자인 게이트 정의형 양자점을 형성하는데 이상적인 재료이지만, Ga 과 As 원자의 핵스핀 집합의 요동이 주된 양자잡음으로 작용하여 전자 스핀 큐비트의 결맞음 시간이 크게 제약되어 왔다. 양자집적회로 연구실(김도헌 교수)의 김제현, 윤종인, 장원진 학생은 Overhauser field 라 부르는 핵스핀 환경이 주는 자기장 요동을 실시간으로 추적하여 전자스핀 큐비트의 작동 주파수를 실시간으로 보정하는 피드백 회로를 개발하였다. 이를 이용해GaAs 스핀 큐비트의 동작 충실도를 획기적으로 향상시켜, 그 결과를 Physical Review letters 지에 게재하였다. 본 연구에서 새롭게 개발한 해밀토니안 추정법은 전하잡음의 실시간 추적에도 사용할 수 있어 향후 양자제어 분야에서 폭넓게 응용할 수 있는 기초연구결과를 제공하였다.     

논문명: Approaching ideal visibility in singlet-triplet qubit operations using energy selective tunneling-based Hamiltonian estimation

저자: 김제현*, 윤종인*, 장원진*, 장현규, 박재민, 송영욱, 조민균, 심상우, 손한서, 정환철, Vladimir Umansky, 김도헌 (* 공동 제1저자)