論文の概要: Coupled superconducting spin qubits with spin-orbit interaction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.03843v2
• Date: Mon, 12 Sep 2022 07:43:52 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-13 23:02:20.784062
• Title: Coupled superconducting spin qubits with spin-orbit interaction
• Title（参考訳）: スピン-軌道相互作用を持つ結合超伝導スピン量子ビット
• Authors: Maria Spethmann, Xian-Peng Zhang, Jelena Klinovaja, Daniel Loss
• Abstract要約: 超伝導スピン量子ビット(英: Superconducting spin qubits)またはアンドレフスピン量子ビット(英: Andreev spin qubits)は、超伝導量子ビットと量子ドットで定義されたスピン量子ビットの利点を組み合わせることを約束する。 超伝導スピン量子ビットは超伝導体を介して互いに結合し、2量子ビット量子ゲートを実装することができることを示す。 表面コードの実装に適した超伝導スピン量子ビットのスケーラブルネットワークを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Superconducting spin qubits, also known as Andreev spin qubits, promise to combine the benefits of superconducting qubits and spin qubits defined in quantum dots. While most approaches to control these qubits rely on controlling the spin degree of freedom via the supercurrent, superconducting spin qubits can also be coupled to each other via the superconductor to implement two-qubit quantum gates. We theoretically investigate the interaction between superconducting spin qubits in the weak tunneling regime and concentrate on the effect of spin-orbit interaction (SOI), which can be large in semiconductor-based quantum dots and thereby offers an additional tuning parameter for quantum gates. We find analytically that the effective interaction between two superconducting spin qubits consists of Ising, Heisenberg, and Dzyaloshinskii-Moriya interactions and can be tuned by the superconducting phase difference, the tunnel barrier strength, or the SOI parameters. The Josephson current becomes dependent on SOI and spin orientations. We demonstrate that this interaction can be used for fast controlled phase-flip gates with a fidelity >99.99%. We propose a scalable network of superconducting spin qubits which is suitable for implementing the surface code.
• Abstract（参考訳）: 超伝導スピン量子ビット、またはアンドレフスピン量子ビットは、超伝導量子ビットと量子ドットで定義されたスピン量子ビットの利点を組み合わせることを約束する。 これらの量子ビットを制御するほとんどのアプローチは超電流によるスピン自由度制御に依存しているが、超伝導スピン量子ビットは超伝導体を介して互いに結合して2量子ビット量子ゲートを実装することもできる。 理論上は、弱いトンネル状態における超伝導スピン量子ビット間の相互作用を調べ、半導体ベースの量子ドットで大きいスピン軌道相互作用(soi)の効果に集中し、量子ゲートに対する追加のチューニングパラメータを提供する。 2つの超伝導スピンキュービット間の効果的な相互作用は,Ising,Heisenberg,Dzyaloshinskii-Moriyaの相互作用から成り,超伝導相差,トンネルバリア強度,SOIパラメータによって調整できることがわかった。 ジョセフソン電流はSOIとスピン配向に依存する。 この相互作用は、忠実度99.99%の高速制御位相フリップゲートに利用できることを示す。 本稿では,表面コードの実装に適した超伝導スピン量子ビットのスケーラブルネットワークを提案する。

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