論文の概要: Fast universal quantum control above the fault-tolerance threshold in silicon

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.02626v2
• Date: Tue, 10 Aug 2021 14:09:41 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-19 07:14:14.829377
• Title: Fast universal quantum control above the fault-tolerance threshold in silicon
• Title（参考訳）: シリコンの耐故障しきい値を超える高速普遍量子制御
• Authors: Akito Noiri, Kenta Takeda, Takashi Nakajima, Takashi Kobayashi, Amir Sammak, Giordano Scappucci, Seigo Tarucha
• Abstract要約: シリコン中の電子スピン量子ビットは、ナノファブリケーション能力のため、特に大規模量子コンピュータにとって有望である。 ここでは、2キュービットゲートの忠実度99.5%、シングルキュービットゲートの忠実度99.8%を示す。 以上の結果から,耐故障しきい値を超える普遍的なゲート忠実性を示し,スケーラブルなシリコン量子コンピュータへの道を開いた。
• 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: Fault-tolerant quantum computers which can solve hard problems rely on quantum error correction. One of the most promising error correction codes is the surface code, which requires universal gate fidelities exceeding the error correction threshold of 99 per cent. Among many qubit platforms, only superconducting circuits, trapped ions, and nitrogen-vacancy centers in diamond have delivered those requirements. Electron spin qubits in silicon are particularly promising for a large-scale quantum computer due to their nanofabrication capability, but the two-qubit gate fidelity has been limited to 98 per cent due to the slow operation.Here we demonstrate a two-qubit gate fidelity of 99.5 per cent, along with single-qubit gate fidelities of 99.8 per cent, in silicon spin qubits by fast electrical control using a micromagnet-induced gradient field and a tunable two-qubit coupling. We identify the condition of qubit rotation speed and coupling strength where we robustly achieve high-fidelity gates. We realize Deutsch-Jozsa and Grover search algorithms with high success rates using our universal gate set. Our results demonstrate the universal gate fidelity beyond the fault-tolerance threshold and pave the way for scalable silicon quantum computers.
• Abstract（参考訳）: 難しい問題を解決するフォールトトレラント量子コンピュータは、量子誤差補正に依存する。 最も有望な誤り訂正符号の1つは、エラー訂正しきい値の99パーセントを超えるユニバーサルゲートフィダリティを必要とする表面符号である。 多くの量子ビットプラットフォームでは、超伝導回路、閉じ込められたイオン、ダイヤモンドの窒素空洞中心のみがこれらの要件を満たしている。 シリコンの電子スピン量子ビットはそのナノファブリケーション能力のため、特に大規模量子コンピュータに有望であるが、2量子ビットゲートの忠実度は遅い操作のために98パーセントに制限されており、ここでは2量子ビットゲートの忠実度が99.5パーセント、シングル量子ビットゲートのフィデリティが99.8%、シリコンスピン量子ビットがマイクロマグネット誘起勾配場と可変2量子ビットカップリングを用いた高速電気制御によって示される。 我々は、高忠実度ゲートを頑健に達成する量子ビット回転速度と結合強度の条件を同定する。 我々はユニバーサルゲート集合を用いて高い成功率を持つdeutsch-jozsaとgrover探索アルゴリズムを実現する。 我々は,フォールトトレランス閾値を超えるユニバーサルゲート忠実性を示し,スケーラブルなシリコン量子コンピュータへの道を開く。

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