論文の概要: Implementation of geometric quantum gates on microwave-driven semiconductor charge qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.00211v2
• Date: Mon, 7 Jun 2021 03:07:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-27 05:38:52.155130
• Title: Implementation of geometric quantum gates on microwave-driven semiconductor charge qubits
• Title（参考訳）: マイクロ波駆動半導体電荷量子ビット上の幾何量子ゲートの実装
• Authors: Chengxian Zhang, Tao Chen, Xin Wang and Zheng-Yuan Xue
• Abstract要約: 二重量子ドットに制限された半導体ベースの電荷量子ビットは、量子コンピューティングを実装するためのプラットフォームとなる。 このシステムに普遍的な幾何学的量子ゲートを実装するための理論的枠組みを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.88147281393944
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: A semiconductor-based charge qubit, confined in double quantum dots, can be a platform to implement quantum computing. However, it suffers severely from charge noises. Here, we provide a theoretical framework to implement universal geometric quantum gates in this system. We find that, while the detuning noise can be suppressed by operating near its corresponding sweet spot, the tunneling noise, on the other hand, is amplified and becomes the dominant source of error for single-qubit gates, a fact previously insufficiently appreciated. We demonstrate, through numerical simulation, that the geometric gates outperform the dynamical gates across a wide range of tunneling noise levels, making them particularly suitable to be implemented in conjunction with microwave driving. To obtain a nontrivial two-qubit gate, we introduce a hybrid system with charge qubits coupled by a superconducting resonator. When each charge qubit is in resonance with the resonator, it is possible to construct an entangling geometric gate with fidelity higher than that of the dynamical gate for experimentally relevant noise levels. Therefore, our results suggest that geometric quantum gates are powerful tools to achieve high-fidelity manipulation for the charge qubit.
• Abstract（参考訳）: 二重量子ドットに閉じ込められた半導体ベースの電荷量子ビットは、量子コンピューティングを実装するためのプラットフォームである。 しかし、突発的な騒音に悩まされる。 ここでは、このシステムに普遍的な幾何学的量子ゲートを実装するための理論的枠組みを提供する。 一方、トンネル騒音は、対応するスイートスポット付近で動作させることでデチューニングノイズを抑制することができるが、シングルキュービットゲートのエラー源として増幅され、従来は十分に評価されていなかった。 数値シミュレーションにより, 幾何ゲートは, 広範囲のトンネル騒音レベルにおいて動的ゲートよりも優れており, マイクロ波駆動の併用に特に適していることを示す。 非自明な2ビットゲートを得るために、超伝導共振器で結合された電荷量子ビットを持つハイブリッドシステムを導入する。 各電荷量子ビットが共振器と共振している場合、実験的なノイズレベルのために動的ゲートよりも忠実なエンタングル幾何学ゲートを構築することができる。 したがって, 量子ゲートは電荷量子ビットの高忠実性操作を実現するための強力なツールであることが示唆された。

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