論文の概要: Adiabatic quantum state transfer in a semiconductor quantum-dot spin chain

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2007.03869v2
• Date: Fri, 12 Mar 2021 14:21:08 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-10 23:46:56.821056
• Title: Adiabatic quantum state transfer in a semiconductor quantum-dot spin chain
• Title（参考訳）: 半導体量子ドットスピン鎖における断熱量子状態転移
• Authors: Yadav P. Kandel, Haifeng Qiao, Saeed Fallahi, Geoffrey C. Gardner, Michael J. Manfra, John M. Nichol
• Abstract要約: 半導体量子ドット電子スピンにおける断熱量子状態移動の証拠を示す。 シミュレーションに基づき, 単スピン固有状態と二スピン一重項状態とを正確に転送する確率は0.95を超えると推定した。
• 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: Semiconductor quantum-dot spin qubits are a promising platform for quantum computation, because they are scalable and possess long coherence times. In order to realize this full potential, however, high-fidelity information transfer mechanisms are required for quantum error correction and efficient algorithms. Here, we present evidence of adiabatic quantum-state transfer in a chain of semiconductor quantum-dot electron spins. By adiabatically modifying exchange couplings, we transfer single- and two-spin states between distant electrons in less than 127 ns. We also show that this method can be cascaded for spin-state transfer in long spin chains. Based on simulations, we estimate that the probability to correctly transfer single-spin eigenstates and two-spin singlet states can exceed 0.95 for the experimental parameters studied here. In the future, state and process tomography will be required to verify the transfer of arbitrary single qubit states with a fidelity exceeding the classical bound. Adiabatic quantum-state transfer is robust to noise and pulse-timing errors. This method will be useful for initialization, state distribution, and readout in large spin-qubit arrays for gate-based quantum computing. It also opens up the possibility of universal adiabatic quantum computing in semiconductor quantum-dot spin qubits.
• Abstract（参考訳）: 半導体量子ドットスピン量子ビットは、スケーラブルで長いコヒーレンス時間を持つため、量子計算の有望なプラットフォームである。 しかし、この完全なポテンシャルを実現するためには、量子誤り訂正と効率的なアルゴリズムのために高忠実度情報伝達機構が必要である。 ここでは、半導体量子ドット電子スピンの連鎖における断熱量子状態転移の証拠を示す。 交換カップリングを相互に修正することで、127 ns未満の離れた電子間で1スピンと2スピンの状態を移動させる。 また、この手法は長いスピン鎖のスピン状態移動に応用できることを示した。 シミュレーションにより, 単スピン固有状態と二スピン一重項状態とを正確に転送する確率は, 実験パラメータの0.95を超えうると推定した。 将来、状態およびプロセストモグラフィーは、古典的境界を超える忠実度を持つ任意の単一量子ビット状態の移動を検証するために必要となる。 断熱量子状態遷移はノイズやパルスタイティングの誤差に対して頑健である。 この方法はゲートベースの量子コンピューティングのための大きなスピン量子ビットアレイの初期化、状態分布、読み出しに有用である。 また、半導体量子ドットスピン量子ビットにおける普遍的断熱量子コンピューティングの可能性も開ける。

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