論文の概要: Flopping-mode electric dipole spin resonance in phosphorus donor qubits in silicon

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.02906v1
• Date: Thu, 6 May 2021 18:11:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-01 07:29:53.960656
• Title: Flopping-mode electric dipole spin resonance in phosphorus donor qubits in silicon
• Title（参考訳）: シリコン中のリンドナー量子ビットにおけるフロッピングモード電気双極子スピン共鳴
• Authors: F. N. Krauth, S. K. Gorman, Y. He, M. T. Jones, P. Macha, S. Kocsis, C. Chua, B. Voisin, S. Rogge, R. Rahman, Y. Chung, and M. Y. Simmons
• Abstract要約: シリコン中のリン供与体に基づく単一スピン量子ビットは、大規模量子コンピュータの候補として期待できる。 二重蛍光体ドナー量子ドットの電子状態と核スピン状態を組み合わせたフリップモード電気双極子スピン共鳴量子ビットを提案する。
• 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: Single spin qubits based on phosphorus donors in silicon are a promising candidate for a large-scale quantum computer. Despite long coherence times, achieving uniform magnetic control remains a hurdle for scale-up due to challenges in high-frequency magnetic field control at the nanometre-scale. Here, we present a proposal for a flopping-mode electric dipole spin resonance qubit based on the combined electron and nuclear spin states of a double phosphorus donor quantum dot. The key advantage of utilising a donor-based system is that we can engineer the number of donor nuclei in each quantum dot. By creating multi-donor dots with antiparallel nuclear spin states and multi-electron occupation we can minimise the longitudinal magnetic field gradient, known to couple charge noise into the device and dephase the qubit. We describe the operation of the qubit and show that by minimising the hyperfine interaction of the nuclear spins we can achieve $\pi/2-X$ gate error rates of $\sim 10^{-4}$ using realistic noise models. We highlight that the low charge noise environment in these all-epitaxial phosphorus-doped silicon qubits will facilitate the realisation of strong coupling of the qubit to superconducting microwave cavities allowing for long-distance two-qubit operations.
• Abstract（参考訳）: シリコンのリン供与体に基づく単一スピン量子ビットは、大規模量子コンピュータにとって有望な候補である。 長いコヒーレンス時間にもかかわらず、ナノメートルスケールでの高周波磁場制御の課題のため、均一な磁気制御を達成することはスケールアップのハードルである。 本稿では,二重リン供与体量子ドットの電子状態と核スピン状態を組み合わせたフラップモード電気双極子スピン共鳴量子ビットの提案を行う。 ドナーベースのシステムを利用する主な利点は、各量子ドット内のドナー核の数を設計できることである。 反パラレル核スピン状態と多電子占有を持つマルチドナードットを作成することにより、デバイスに電荷ノイズを結合し、量子ビットを脱相することで知られる縦方向磁場勾配を最小化することができる。 量子ビットの動作を記述し、核スピンの超微細相互作用を最小化することにより、現実的なノイズモデルを用いて、$\pi/2-X$ゲート誤り率$\sim 10^{-4}を達成できることを示す。 これら全エピタキシャルリンドープシリコン量子ビットの低電荷環境は、長距離2量子ビット動作が可能な超伝導マイクロ波空洞への量子ビットの強い結合の実現を促進する。

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