論文の概要: Designs for a two-dimensional Si quantum dot array with spin qubit addressability

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.11124v2
• Date: Sun, 11 Jul 2021 12:09:01 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-25 23:15:29.231106
• Title: Designs for a two-dimensional Si quantum dot array with spin qubit addressability
• Title（参考訳）: スピン量子ビットアドレスを持つ2次元si量子ドットアレイの設計
• Authors: Masahiro Tadokoro, Takashi Nakajima, Takashi Kobayashi, Kenta Takeda, Akito Noiri, Kaito Tomari, Jun Yoneda, Seigo Tarucha, and Tetsuo Kodera
• Abstract要約: 本稿では,実用的な3x3量子ドットデバイスの設計と,長期的ターゲットとしての大規模設計を提案する。 3x3量子ドットアレイは、1次元よりも効率よく4量子Groverのアルゴリズムを実行することができる。 本結果は,高速な量子論理ゲートと長時間のコヒーレンス時間を持つSi中規模量子プロセッサの可能性を示す。
• 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: Electron spins in Si are an attractive platform for quantum computation, backed with their scalability and fast, high-fidelity quantum logic gates. Despite the importance of two-dimensional integration with efficient connectivity between qubits for medium- to large-scale quantum computation, however, a practical device design that guarantees qubit addressability is yet to be seen. Here, we propose a practical 3 x 3 quantum dot device design and a larger-scale design as a longer-term target. The design goal is to realize qubit connectivity to the four nearest neighbors while ensuring addressability. We show that a 3 x 3 quantum dot array can execute four-qubit Grover's algorithm more efficiently than the one-dimensional counterpart. To scale up the two-dimensional array beyond 3 x 3, we propose a novel structure with ferromagnetic gate electrodes. Our results showcase the possibility of medium-sized quantum processors in Si with fast quantum logic gates and long coherence times.
• Abstract（参考訳）: Siの電子スピンは、スケーラビリティと高速で高忠実な量子論理ゲートを基盤として、量子計算の魅力的なプラットフォームである。 しかし、中規模から大規模の量子計算において、量子ビット間の効率的な接続と2次元の統合が重要であるにもかかわらず、量子ビットのアドレス性を保証する実用的なデバイス設計はまだ見つからない。 本稿では,実用的な3 x 3量子ドットデバイスの設計と,長期的ターゲットとしての大規模設計を提案する。 設計目標は、アドレス性を確保しながら、近接する4つの隣人とのqubit接続を実現することである。 3x3量子ドットアレイは, 1次元よりも効率よく4量子Groverのアルゴリズムを実行できることを示す。 3×3以上の二次元配列をスケールアップするために,強磁性ゲート電極を用いた新しい構造を提案する。 以上の結果から,si中規模の量子プロセッサが高速な量子論理ゲートと長いコヒーレンス時間を持つ可能性を示す。

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