論文の概要: Fast high-fidelity single-qubit gates for flip-flop qubits in silicon

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.11592v2
• Date: Mon, 10 Oct 2022 21:36:45 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-13 20:00:31.102313
• Title: Fast high-fidelity single-qubit gates for flip-flop qubits in silicon
• Title（参考訳）: シリコンフリップフロップ量子ビット用高速高忠実単一量子ゲート
• Authors: Fernando A. Calderon-Vargas, Edwin Barnes, Sophia E. Economou
• Abstract要約: フリップフロップ量子ビットは、シリコン中の反平行ドナー結合電子とドナー核スピンを持つ状態において符号化される。 相互作用する電子スピンと核スピンによって形成されるマルチレベルシステムについて検討する。 低周波雑音下で高速かつロバストな単一ビットゲートを生成する最適制御方式を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 68.8204255655161
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The flip-flop qubit, encoded in the states with antiparallel donor-bound electron and donor nuclear spins in silicon, showcases long coherence times, good controllability, and, in contrast to other donor-spin-based schemes, long-distance coupling. Electron spin control near the interface, however, is likely to shorten the relaxation time by many orders of magnitude, reducing the overall qubit quality factor. Here, we theoretically study the multilevel system that is formed by the interacting electron and nuclear spins and derive analytical effective two-level Hamiltonians with and without periodic driving. We then propose an optimal control scheme that produces fast and robust single-qubit gates in the presence of low-frequency noise without relying on parametrically restrictive sweet spots. This scheme increases considerably both the relaxation time and the qubit quality factor.
• Abstract（参考訳）: フリップフロップ量子ビットは、反パラレルドナー結合電子とシリコンのドナー核スピンでエンコードされ、長いコヒーレンス時間、良好な制御性、他のドナースピンベースのスキームとは対照的に長距離結合を示す。 しかし、界面近傍の電子スピン制御は緩和時間を何桁も短縮し、全体の量子ビット品質因子を減少させる可能性がある。 本研究では,電子と核スピンの相互作用によって形成されるマルチレベル系を理論的に研究し,周期駆動の有無に関わらず解析的に有効な2レベルハミルトニアンを導出する。 そこで本研究では,低周波雑音下で高速で頑健な単一量子ビットゲートを生成する最適制御方式を提案する。 このスキームは緩和時間とキュービット品質係数の両方をかなり増加させる。

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