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量子计算是一个快速发展的领域：制造的量子比特数量不断增加，战略路线图也在定期发布 [1]。硬件的进步让人们开始热烈讨论量子霸权是否已经实现 [2]。到目前为止，这些开创性的实验依赖于基于超导体、冷原子和囚禁离子的量子比特。硅自旋量子比特仍然落后，到目前为止只演示了双量子比特门 [3]（勉强建造了一个四量子比特的 Ge 量子处理器 [4]）。关键在于，人们认为基于硅（或 SiGe）的量子比特在个体规模上非常有前景：i）已经测量了创纪录的自旋寿命 [5]；ii) 据报道，在各种硅/氧化硅和硅/锗器件中都实现了高保真单量子比特和双量子比特门 [3]；iii) 已经实现了快速操作 [5]。非常恰当的是，这些量子比特应该受益于半导体行业的成熟，从而实现大规模生产。图 1 提供了几个实验系统的相关性能指标的基准。在本文中，我们将探讨在大规模上充分发挥其潜力的过程中仍然存在的材料和集成挑战。
大规模硅量子计算的材料与集成挑战
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