論文の概要: Fidelity of a sequence of SWAP operations on a spin chain
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.04746v3
- Date: Mon, 27 Jul 2020 17:19:35 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-25 08:33:21.523089
- Title: Fidelity of a sequence of SWAP operations on a spin chain
- Title（参考訳）: スピン鎖上のSWAPの一連の作用の忠実性
- Authors: Robert E. Throckmorton and S. Das Sarma
- Abstract要約: ハイゼンベルク結合スピン鎖を横切るスピンの状態の'輸送'を、繰り返しSWAPゲートを用いて考える。
我々は、この一連の操作の忠実度を、多くの状況において決定する。
我々の理論は、半導体ベースのスピン量子コンピュータアーキテクチャを構築するための継続的な実験に有用である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We consider the ``transport'' of the state of a spin across a
Heisenberg-coupled spin chain via the use of repeated SWAP gates, starting with
one of two states---one in which the leftmost spin is down and the others up,
and one in which the leftmost two spins are in a singlet state (i.e., they are
entangled), and the others are again all up. More specifically, we
``transport'' the state of the leftmost spin in the first case and the
next-to-leftmost spin in the second to the other end of the chain, and then
back again. We accomplish our SWAP operations here by increasing the exchange
coupling between the two spins that we operate on from a base value $J$ to a
larger value $J_\text{SWAP}$ for a time $t=\pi\hbar/4J_\text{SWAP}$. We
determine the fidelity of this sequence of operations in a number of
situations---one in which only nearest-neighbor coupling exists between spins
and there is no magnetic dipole-dipole coupling or noise (the most ideal case),
one in which we introduce next-nearest-neighbor coupling, but none of the other
effects, and one in which all of these effects are present. In the last case,
the noise is assumed to be quasistatic, i.e., the exchange couplings are each
drawn from a Gaussian distribution, truncated to only nonnegative values. We
plot the fidelity as a function of $J_\text{SWAP}$ to illustrate various
effects, namely crosstalk due to coupling to other spins, as well as noise,
that are detrimental to our ability to perform a SWAP operation. Our theory
should be useful to the ongoing experimental efforts in building
semiconductor-based spin quantum computer architectures.
- Abstract（参考訳）: ハイゼンベルク結合スピン鎖のスピン状態の ` `transport'' は、SWAPゲートを繰り返すことによって、左のスピンが下降し、他のスピンが上降する状態と、左の2つのスピンが一重項状態にある状態(すなわち、それらが絡み合っている状態)と、他のスピンがすべて同じ状態である状態から始まる。
より具体的には、最初のケースで左端のスピンと、チェーンのもう一方の端で左端のスピンの状態を ``transport'' とし、その後再び戻る。
ここでのSWAP操作は、ベース値$J$からより大きな値$J_\text{SWAP}$、時間$t=\pi\hbar/4J_\text{SWAP}$の2つのスピン間の交換結合を拡大することで実現します。
スピン間に最も近い隣り合う結合のみが存在し、磁気双極子-双極子結合やノイズ(最も理想的な場合)がない場合、次アネレスト-隣のカップリングを導入する場合、他のどの効果も存在しない場合、これらの効果は存在しない。
最後の場合、ノイズは準静的であると仮定され、すなわち交換結合はそれぞれガウス分布から引き出され、非負の値のみに切り替わる。
我々は、この忠実度を$J_\text{SWAP}$の関数としてプロットし、他のスピンとのカップリングによるクロストークや、SWAP操作を行う能力に有害なノイズなど、様々な効果を説明する。
我々の理論は、半導体ベースのスピン量子コンピュータアーキテクチャを構築するための継続的な実験に有用である。
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