Roadmap on atomic-scale semiconductor devices
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Spin states in semiconductors provide exceptionally stable and noise-resistant environments for qubits, positioning them as optimal candidates for reliable quantum computing technologies. The proposal to use nuclear and electronic spins of donor atoms in silicon, introduced by Kane in 1998, sparked a new research field focused on the precise positioning of individual impurity atoms for quantum devices, utilising scanning tunnelling microscopy and ion implantation. This roadmap article reviews the advancements in the 25 years since Kane’s proposal, the current challenges, and the future directions in atomic-scale semiconductor device fabrication and measurement. It covers the quest to create a silicon-based quantum computer and expands to include diverse material systems and fabrication techniques, highlighting the potential for a broad range of semiconductor quantum technological applications. Key developments include phosphorus in silicon devices such as single-atom transistors, arrayed few-donor devices, one- and two-qubit gates, three-dimensional architectures, and the development of a toolbox for future quantum integrated circuits. The roadmap also explores new impurity species like arsenic and antimony for enhanced scalability and higher-dimensional spin systems, new chemistry for dopant precursors and lithographic resists, and the potential for germanium-based devices. Emerging methods, such as photon-based lithography and electron beam manipulation, are discussed for their disruptive potential. This roadmap charts the path toward scalable quantum computing and advanced semiconductor quantum technologies, emphasising the critical intersections of experiment, technological development, and theory.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,004 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,004 | 0,007 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,004 |
| Intégrité de la recherche | 0,005 | 0,004 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,036 | 0,016 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».