論文の概要: An exchange-based surface-code quantum computer architecture in silicon

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.11981v1
• Date: Mon, 26 Jul 2021 06:26:11 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-20 21:37:56.135636
• Title: An exchange-based surface-code quantum computer architecture in silicon
• Title（参考訳）: シリコンにおける交換型表面コード量子コンピュータアーキテクチャ
• Authors: Charles D. Hill, Muhammad Usman, Lloyd C.L. Hollenberg
• Abstract要約: シリコン中のリンドナースピンは、ロバスト量子ビットの実装に有望な特性を提供する。 本研究は,高速交換型表面符号量子コンピュータアーキテクチャの提案である。 このアーキテクチャは既存の製造能力と互換性があり、フルスケールのフォールトトレラント量子コンピュータの実験的な実装の青写真として機能する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8078491757252693
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Phosphorus donor spins in silicon offer a number of promising characteristics for the implementation of robust qubits. Amongst various concepts for scale-up, the shared-control concept takes advantage of 3D scanning tunnelling microscope (STM) fabrication techniques to minimise the number of control lines, allowing the donors to be placed at the pitch limit of $\geq$30 nm, enabling dipole interactions. A fundamental challenge is to exploit the faster exchange interaction, however, the donor spacings required are typically 15 nm or less, and the exchange interaction is notoriously sensitive to lattice site variations in donor placement. This work presents a proposal for a fast exchange-based surface-code quantum computer architecture which explicitly addresses both donor placement imprecision commensurate with the atomic-precision fabrication techniques and the stringent qubit pitch requirements. The effective pitch is extended by incorporation of an intermediate donor acting as an exchange-interaction switch. We consider both global control schemes and a scheduled series of operations by designing GRAPE pulses for individual CNOTs based on coupling scenarios predicted by atomistic tight-binding simulations. The architecture is compatible with the existing fabrication capabilities and may serve as a blueprint for the experimental implementation of a full-scale fault-tolerant quantum computer based on donor impurities in silicon.
• Abstract（参考訳）: シリコン中のリンドナースピンは、ロバスト量子ビットの実装に多くの有望な特性を提供する。 スケールアップの様々な概念の中で、共有制御の概念は3次元走査トンネル顕微鏡(STM)製造技術を利用して制御ラインの数を最小化し、ドナーを$\geq$30 nmのピッチ限界に配置し、双極子相互作用を可能にする。 基本的な課題は、高速な交換相互作用を利用することであるが、必要なドナー間隔は通常15nm以下であり、交換相互作用はドナー配置における格子サイトの変化に敏感である。 本研究は,原子精密製造技術と量子ビットピッチ要求に適合するドナー配置不適合を明示的に取り扱う高速交換型表面コード量子コンピュータアーキテクチャの提案である。 交換-相互作用スイッチとして作用する中間ドナーを組み込むことにより、有効ピッチを延ばす。 我々は,原子間密結合シミュレーションによって予測される結合シナリオに基づいて,個々のCNOTに対してGRAPEパルスを設計することで,グローバル制御方式と一連の動作を両立する。 このアーキテクチャは既存の製造能力と互換性があり、シリコンのドナー不純物に基づく完全なフォールトトレラント量子コンピュータの実験的な実装の青写真として機能する。

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