論文の概要: High-fidelity geometric gate for silicon-based spin qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2001.04855v1
- Date: Tue, 14 Jan 2020 15:31:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-11 13:10:08.512822
- Title: High-fidelity geometric gate for silicon-based spin qubits
- Title（参考訳）: シリコン系スピン量子ビットの高忠実性幾何ゲート
- Authors: Chengxian Zhang, Tao Chen, Sai Li, Xin Wang, Zheng-Yuan Xue
- Abstract要約: シリコン系スピン量子ビットに対する普遍的非断熱幾何学ゲートを実現するためのプロトコルを提案する。
幾何学的ゲートに対する幾何学的ゲートの利点は、幾何学的位相を構成するための進化ループに大きく依存していることが分かる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.725358962826192
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: High-fidelity manipulation is the key for the physical realization of
fault-tolerant quantum computation. Here, we present a protocol to realize
universal nonadiabatic geometric gates for silicon-based spin qubits. We find
that the advantage of geometric gates over dynamical gates depends crucially on
the evolution loop for the construction of the geometric phase. Under
appropriate evolution loops, both the geometric single-qubit gates and the CNOT
gate can outperform their dynamical counterparts for both systematic and
detuning noises. We also perform randomized benchmarking using noise amplitudes
consistent with experiments in silicon. For the static noise model, the
averaged fidelities of geometric gates are around 99.90\% or above, while for
the time-dependent $1/f$-type noise, the fidelities are around 99.98\% when
only the detuning noise is present. We also show that the improvement in
fidelities of the geometric gates over dynamical ones typically increases with
the exponent $\alpha$ of the $1/f$ noise, and the ratio can be as high as 4
when $\alpha\approx 3$. Our results suggest that geometric gates with
judiciously chosen evolution loops can be a powerful way to realize
high-fidelity quantum gates.
- Abstract（参考訳）: 高忠実性操作は、フォールトトレラント量子計算の物理的実現の鍵である。
本稿では,シリコン系スピン量子ビットのための普遍的断熱幾何ゲートを実現するプロトコルを提案する。
力学ゲート上の幾何学的ゲートの利点は、幾何学的位相を構成するための進化ループに大きく依存する。
適切な進化ループの下では、幾何学的単一キュービットゲートとcnotゲートの両方が、系統的およびデチューン的ノイズの両方に対して動的に対応するものを上回ることができる。
また,シリコン実験と整合した雑音振幅を用いたランダム化ベンチマークを行う。
静的ノイズモデルでは、幾何ゲートの平均フィデリティは99.90\%以上であり、時間依存の1/f$型ノイズの場合、デチューニングノイズのみが存在する場合、フィデリティは約99.98\%である。
また、動的ゲートに対する幾何ゲートの忠実度の向上は、通常、1/f$の雑音の指数$\alpha$で増加し、その比が$\alpha\approx 3$のときの4倍になることを示す。
この結果から, 偏微分的に選択された進化ループを持つ幾何ゲートは, 高忠実度量子ゲートを実現する強力な方法であることが示唆された。
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