論文の概要: Realizable time crystal of four silicon quantum dot qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.13649v2
• Date: Sun, 16 Apr 2023 02:06:53 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-19 00:05:14.794349
• Title: Realizable time crystal of four silicon quantum dot qubits
• Title（参考訳）: 4個のシリコン量子ドット量子ビットの時間結晶化
• Authors: Nathan L. Foulk and Sankar Das Sarma
• Abstract要約: 量子ドットに基づく現代のシリコンスピン量子ビットにおける量子フロッケ物質の実現の可能性について論じる。 これはスピン量子ビットが他の量子ビットアーキテクチャよりもサイズと制御の点で遅れていることを考えると重要である。 4量子ビットのスピン鎖であっても、離散時間結晶のシグネチャを観察することでリッチな構造が確立できることを実証する。
• 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: We demonstrate that exciting possible realizations of quantum Floquet matter are within reach for modern silicon spin qubits based in quantum dots, most notably the discrete time crystal (DTC). This is significant given that spin qubits have fallen behind other qubit architectures in terms of size and control. However, silicon spin qubits are especially well suited to this task as the charge noise that usually foils gate operations can now be leveraged as an asset in this time-crystal realization. We illustrate differences between prethermal phenomena and true time-crystalline spatiotemporal order. We demonstrate that even for a spin chain of four qubits, rich regime structures can be established by observing signatures of the discrete time crystal and the Floquet symmetry-protected topological regime both distinct from the thermal regime. We also analyze the persistence of these signatures at longer chain lengths, showing that the DTC lifetime grows exponentially with the system length and that these signatures may even be detectable for chains as small as three qubits. We also discuss the effects of longer pulse durations and the effectiveness of pulse sequences for converting the exchange interaction to an Ising model. Our theoretical predictions are well suited for immediate experimental implementations using currently existing quantum dot spin qubit systems.
• Abstract（参考訳）: 量子フロケ物質の励起可能な実現は、量子ドットに基づく現代のシリコンスピン量子ビット(特に離散時間結晶(DTC))の到達範囲内であることを示す。 これはスピン量子ビットが他の量子ビットアーキテクチャよりもサイズと制御の点で遅れていることを考えると重要である。 しかし、シリコンスピン量子ビットは、通常ゲート操作を阻害する電荷ノイズが、この時間結晶実現の資産として活用できるため、このタスクに特に適している。 熱前現象と真の時間結晶時空間秩序の差異を説明する。 4量子ビットのスピン鎖であっても、離散時間結晶とフロケ対称性で保護されたトポロジカルな状態のサインを熱状態と区別することで、リッチな構造を構築することができる。 また,長い鎖長でこれらのシグネチャの持続性を分析し,dtc寿命がシステム長とともに指数関数的に増大し,これらのシグネチャが3キュービット以下のチェーンでも検出可能であることを示した。 また、より長いパルス持続時間の影響と、交換相互作用をイジングモデルに変換するためのパルスシーケンスの有効性についても論じる。 我々の理論的予測は、既存の量子ドットスピン量子ビットシステムを用いた直接実験の実装に適している。

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