論文の概要: Fast high-fidelity geometric gates for singlet-triplet qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.07705v2
- Date: Mon, 21 Mar 2022 02:22:46 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-08 02:25:27.661576
- Title: Fast high-fidelity geometric gates for singlet-triplet qubits
- Title（参考訳）: シングルトリップキュービットのための高速高忠実幾何ゲート
- Authors: Mei-Ya Chen, Chengxian Zhang, Zheng-Yuan Xue
- Abstract要約: マイクロ波駆動パルスを余分に導入することなく、一重項量子ビットに対して高速な幾何ゲートを実現することができることを示す。
本手法は, 高速かつ高忠実な幾何ゲートを得るために, シングルトリップキュービットに適用される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.0312968200748118
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Geometric gates that use the global property of the geometric phase is
believed to be a powerful tool to realize fault-tolerant quantum computation.
However, for singlet-triplet qubits in semiconductor quantum dot, the low Rabi
frequency of the microwave control leads to overly long gating time, and thus
the constructing geometric gate suffers more from the decoherence effect. Here
we investigate the key issue of whether the fast geometric gate can be realized
for singlet-triplet qubits without introducing an extra microwave-driven pulse,
while maintaining the high-fidelity gate operation at the same time. We
surprisingly find that both the single- and two-qubit geometric gates can be
implemented via only modulating the time-dependent exchange interaction of the
Hamiltonian, which can typically be on the order of $\sim$GHz, and thus the
corresponding gate time is of several nanoseconds. Furthermore, the obtained
geometric gates are superior to their counterparts, i.e., the conventional
dynamical gates for singlet-triplet qubits, with a relatively high fidelity
surpassing $99\%$. Therefore our scheme is particularly applied to
singlet-triplet qubits to obtain fast and high-fidelity geometric gates. Our
scheme can also be extended to other systems without a microwave drive.
- Abstract（参考訳）: 幾何学的位相のグローバルな性質を利用する幾何学的ゲートは、フォールトトレラント量子計算を実現する強力なツールであると考えられている。
しかし、半導体量子ドットにおけるシングルトリップ・キュービットの場合、マイクロ波制御の低ラビ周波数は過度に長いゲーティング時間をもたらすため、構成幾何学ゲートはデコヒーレンス効果に悩まされる。
本稿では,マイクロ波駆動パルスを導入することなく,高忠実度ゲート動作を同時に維持しながら,シングルトリップキュービットに対して高速な幾何ゲートを実現することができるか,という課題について検討する。
シングルキュービットおよび2キュービットの幾何ゲートは、通常$\sim$GHzのオーダーで、ハミルトニアンの時間依存交換相互作用を変調するだけで実装できるので、対応するゲート時間は数ナノ秒である。
さらに、得られた幾何ゲートは、例えば、シングルト三重項量子ビットに対する従来の力学ゲートよりも優れており、比較的高い忠実度が$99\%$である。
そこで本手法は, 高速かつ高忠実な幾何ゲートを得るために, 特にシングルトリップキュービットに適用される。
我々の方式はマイクロ波駆動なしで他のシステムにも拡張できる。
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