論文の概要: Pauli Blockade in Silicon Quantum Dots with Spin-Orbit Control
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.07078v3
- Date: Thu, 13 May 2021 22:45:20 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-23 11:29:52.727554
- Title: Pauli Blockade in Silicon Quantum Dots with Spin-Orbit Control
- Title（参考訳）: スピン軌道制御によるシリコン量子ドットのパウリ遮断
- Authors: Amanda Seedhouse, Tuomo Tanttu, Ross C. C. Leon, Ruichen Zhao, Kuan
Yen Tan, Bas Hensen, Fay E. Hudson, Kohei M. Itoh, Jun Yoneda, Chih Hwan
Yang, Andrea Morello, Arne Laucht, Susan N. Coppersmith, Andre Saraiva,
Andrew S. Dzurak
- Abstract要約: パリティとシングルトリップレットの読み出しの交叉について検討する。
また,2量子状態トモグラフィーにおけるパリティの読み出し方法についても論じる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.533408107279751
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum computation relies on accurate measurements of qubits not only for
reading the output of the calculation, but also to perform error correction.
Most proposed scalable silicon architectures utilize Pauli blockade of triplet
states for spin-to-charge conversion. In recent experiments, there have been
instances when instead of conventional triplet blockade readout, Pauli blockade
is sustained only between parallel spin configurations, with $|T_0\rangle$
relaxing quickly to the singlet state and leaving $|T_+\rangle$ and
$|T_-\rangle$ states blockaded -- which we call \textit{parity readout}. Both
types of blockade can be used for readout in quantum computing, but it is
crucial to maximize the fidelity and understand in which regime the system
operates. We devise and perform an experiment in which the crossover between
parity and singlet-triplet readout can be identified by investigating the
underlying physics of the $|T_0\rangle$ relaxation rate. This rate is tunable
over four orders of magnitude by controlling the Zeeman energy difference
between the dots induced by spin-orbit coupling, which in turn depends on the
direction of the applied magnetic field. We suggest a theoretical model
incorporating charge noise and relaxation effects that explains quantitatively
our results. Investigating the model both analytically and numerically, we
identify strategies to obtain on-demand either singlet-triplet or parity
readout consistently across large arrays of dots. We also discuss how parity
readout can be used to perform full two-qubit state tomography and its impact
on quantum error detection schemes in large-scale silicon quantum computers.
- Abstract（参考訳）: 量子計算は、計算の出力を読むだけでなく、誤り訂正を行うためにキュービットの正確な測定に依存する。
提案されているほとんどのスケーラブルなシリコンアーキテクチャは、スピン対電荷変換のために三重項状態のポーリ制約を利用する。
最近の実験では、従来のトリプルト・ブロッカド・リードアウトの代わりに、パウリ・ブロッカドは並列スピン構成の間でのみ持続され、$|T_0\rangle$はシングルト状態に素早く緩和され、$|T_+\rangle$と$|T_-\rangle$状態のブロッカド -- ここでは \textit{parity readout} と呼ぶ。
いずれのタイプのブロックも量子コンピューティングの読み取りに使用できるが、システムの動作の忠実性と理解を最大化することが重要である。
我々は,$|t_0\rangle$リラクゼーションレートの基礎物理学を解明し,パリティと一重項読み出しの交差を同定する実験を考案し,実施する。
この速度はスピン軌道結合によって引き起こされる点間のゼーマンエネルギー差を制御することで4桁以上の大きさで調整可能である。
電荷ノイズと緩和効果を取り入れた理論モデルを提案し,その結果を定量的に説明する。
解析的および数値的にモデルを検討した結果,オンデマンドのsinglet-triplet または parity readout を得るための戦略が特定できた。
また,parity readoutをフル2量子ビット状態トモグラフィに活用し,大規模シリコン量子コンピュータにおける量子誤差検出方式に与える影響についても検討した。
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