論文の概要: Qubits based on merons in magnetic nanodisks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.04716v1
• Date: Tue, 10 May 2022 07:37:40 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-13 17:50:48.505997
• Title: Qubits based on merons in magnetic nanodisks
• Title（参考訳）: 磁性ナノディスク中のメロンに基づく量子ビット
• Authors: Jing Xia, Xichao Zhang, Xiaoxi Liu, Yan Zhou, Motohiko Ezawa
• Abstract要約: 磁性ナノディスク中のナノスケールメロンを量子ビットとして使用し、コアスピンの上下方向を量子ビット状態 $|0rangle$ と $|1rangle$ に割り当てる。 任意の位相シフトゲート、アダマールゲート、CNOTゲートを明示的に構成することにより、メロンに基づいて普遍量子計算が可能であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.282497232775391
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Merons and skyrmions are classical topological solitons. However, they will become quantum mechanical objects when their sizes are of the order of nanometers. Recently, quantum computation based on nanoscale skyrmions was proposed. Here, we propose to use a nanoscale meron in a magnetic nanodisk as a qubit, where the up and down directions of the core spin are assigned to be the qubit states $|0\rangle$ and $|1\rangle$. First, we show numerically that a meron with the radius containing only $7$ spins can be stabilized in a ferromagnetic nanodisk classically. Then, we show theoretically that universal quantum computation is possible based on merons by explicitly constructing the arbitrary phase-shift gate, the Hadamard gate, and the CNOT gate. They are executed by magnetic field or electric current. It would serve as a qubit with long coherence time as a remnant of topological stability from its classical counterpart.
• Abstract（参考訳）: メロンとスカイミオンは古典的なトポロジカルソリトンである。 しかし、サイズがナノメートルのオーダーである場合には量子力学的な物体となる。 近年,ナノスケールスカイミオンに基づく量子計算が提案されている。 ここでは、磁性ナノディスク中のナノスケールメロンを量子ビットとして使用し、コアスピンの上下方向を量子ビット状態 $|0\rangle$ と $|1\rangle$ に割り当てる。 まず,7ドルのスピンしか持たないメロンを強磁性ナノディスクに古典的に安定化させることができることを示す。 そして,任意の位相シフトゲート,アダマールゲート,CNOTゲートを明示的に構成することにより,メロンに基づく普遍量子計算が可能であることを理論的に示す。 これらは磁場または電流によって実行される。 古典的なものから位相安定性の残余として長いコヒーレンス時間を持つ量子ビットとして機能する。

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