論文の概要: A shuttling-based two-qubit logic gate for linking distant silicon quantum processors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.01357v2
• Date: Fri, 16 Sep 2022 14:16:42 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-26 23:13:19.116461
• Title: A shuttling-based two-qubit logic gate for linking distant silicon quantum processors
• Title（参考訳）: 遠方のシリコン量子プロセッサを連結するシャットリング型2量子論理ゲート
• Authors: Akito Noiri, Kenta Takeda, Takashi Nakajima, Takashi Kobayashi, Amir Sammak, Giordano Scappucci, Seigo Tarucha
• Abstract要約: 2量子ゲートを用いた遠方の量子プロセッサにおける量子ビット間の絡み合いの制御は、量子計算のスケーラブルでモジュラーな実装の重要な機能である。 ここでは、スピン量子ビット間のコヒーレントスピンシャットリングによる2量子ゲートを実証する。
• 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: Control of entanglement between qubits at distant quantum processors using a two-qubit gate is an essential function of a scalable, modular implementation of quantum computation. Among the many qubit platforms, spin qubits in silicon quantum dots are promising for large-scale integration along with their nanofabrication capability. However, linking distant silicon quantum processors is challenging as two-qubit gates in spin qubits typically utilize short-range exchange coupling, which is only effective between nearest-neighbor quantum dots. Here we demonstrate a two-qubit gate between spin qubits via coherent spin shuttling, a key technology for linking distant silicon quantum processors. Coherent shuttling of a spin qubit enables efficient switching of the exchange coupling with an on/off ratio exceeding 1,000 , while preserving the spin coherence by 99.6% for the single shuttling between neighboring dots. With this shuttling-mode exchange control, we demonstrate a two-qubit controlled-phase gate with a fidelity of 93%, assessed via randomized benchmarking. Combination of our technique and a phase coherent shuttling of a qubit across a large quantum dot array will provide feasible path toward a quantum link between distant silicon quantum processors, a key requirement for large-scale quantum computation.
• Abstract（参考訳）: 2量子ゲートを用いた遠方の量子プロセッサにおける量子ビット間の絡み合いの制御は、量子計算のスケーラブルでモジュラーな実装の重要な機能である。 多くの量子ビットプラットフォームの中で、シリコン量子ドットのスピン量子ビットは、ナノファブリケーション能力とともに大規模な統合を約束している。 しかし、スピン量子ビットにおける2量子ビットゲートは通常、近距離の量子ドット間でのみ有効な短距離交換結合を用いるため、シリコン量子プロセッサの接続は困難である。 ここでは,スピン量子ビット間の2量子ビットゲートをコヒーレントスピンシャットリング(coherent spin shuttling)によって示す。 スピンキュービットのコヒーレントシャットリングは、隣接するドット間の単一シャットリングに対してスピンコヒーレンスを99.6%保ちながら、オン/オフ比1000を超える交換結合の効率的な切り替えを可能にする。 このシャットリングモードの交換制御により,93%の忠実性を有する2量子ビット制御相ゲートをランダム化ベンチマークにより評価した。 量子ドットアレイを用いた量子ビットの位相コヒーレントシャットリングを組み合わせることで、遠方シリコン量子プロセッサ間の量子リンクが実現可能となり、大規模な量子計算において重要な要件となる。

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