論文の概要: Implementation of the SMART protocol for global qubit control in silicon
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.00836v3
- Date: Thu, 9 Sep 2021 08:35:52 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-20 03:21:46.102023
- Title: Implementation of the SMART protocol for global qubit control in silicon
- Title（参考訳）: シリコンにおけるグローバル量子ビット制御のためのスマートプロトコルの実装
- Authors: Ingvild Hansen, Amanda E. Seedhouse, Kok Wai Chan, Fay Hudson, Kohei
M. Itoh, Arne Laucht, Andre Saraiva, Chih Hwan Yang and Andrew S. Dzurak
- Abstract要約: シリコン量子ドット内の単一スピンマイクロ波を制御するための新しいプロトコルを実装した。
単一量子ビットの普遍的な制御は、局所ゲートを介してスターク変調シフト制御を用いて実証される。
この研究により、将来のスケーラブルなスピン量子ビットアレイは、グローバルマイクロ波制御と局所ゲートアドレス可能性を用いて動作可能であることが示された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.623014942746354
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum computing based on spins in the solid state allows for densely-packed
arrays of quantum bits. While high-fidelity operation of single qubits has been
demonstrated with individual control pulses, the operation of large-scale
quantum processors requires a shift in paradigm towards global control
solutions. Here we report the experimental implementation of a new type of
qubit protocol - the SMART (Sinusoidally Modulated, Always Rotating and
Tailored) protocol. As with a dressed qubit, we resonantly drive a two-level
system with a continuous microwave field, but here we add a tailored modulation
to the dressing field to achieve increased robustness to detuning noise and
microwave amplitude fluctuations. We implement this new protocol to control a
single spin confined in a silicon quantum dot and confirm the optimal
modulation conditions predicted from theory. Universal control of a single
qubit is demonstrated using modulated Stark shift control via the local gate
electrodes. We measure an extended coherence time of $2$ ms and an average
Clifford gate fidelity $>99$ $\%$ despite the relatively long qubit gate times
($>15$ $\unicode[serif]{x03BC}$s, $20$ times longer than a conventional square
pulse gate), constituting a significant improvement over a conventional spin
qubit and a dressed qubit. This work shows that future scalable spin qubit
arrays could be operated using global microwave control and local gate
addressability, while maintaining robustness to relevant experimental
inhomogeneities.
- Abstract（参考訳）: 固体状態のスピンに基づく量子コンピューティングは、量子ビットの密集した配列を可能にする。
単一量子ビットの高忠実度演算は個々の制御パルスで実証されているが、大規模量子プロセッサの動作にはグローバル制御ソリューションへのパラダイムシフトが必要である。
本稿では,新しいタイプの量子ビットプロトコル,SMART (Sinusoidally Modulated, Always Rotating and Tailored) プロトコルの実験的実装について報告する。
着飾ったキュービットと同様に、連続マイクロ波場を持つ2レベル系を共振駆動するが、ここでは、ノイズやマイクロ波振幅変動に対するロバスト性を高めるために、ドレッシング場に調整された変調を加える。
我々はこの新しいプロトコルを実装し、シリコン量子ドットに閉じ込められた単一のスピンを制御し、理論から予測される最適な変調条件を確認する。
局所ゲート電極を介して変調されたスタークシフト制御を用いて単一量子ビットの普遍制御を実証する。
我々は、通常の正方形パルスゲートよりも20ドル長い比較的長いキュービットゲート時間(=15$$\unicode[serif]{x03BC}$s)にもかかわらず、平均的なクリフォードゲートフィデリティ$>99$$\%$のコヒーレンス時間と平均的なクリフォードゲートフィデリティ$>99$を測定する。
この研究により、将来のスケーラブルなスピン量子ビットアレイは、大域的マイクロ波制御と局所ゲートアドレス性を用いて動作可能であり、関連する実験的不均一性に対するロバスト性を維持した。
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