論文の概要: Electron charge qubits on solid neon with 0.1 millisecond coherence time
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.12337v1
- Date: Sat, 22 Oct 2022 02:51:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-18 10:01:04.818100
- Title: Electron charge qubits on solid neon with 0.1 millisecond coherence time
- Title（参考訳）: 0.1ミリ秒コヒーレンス時間を持つ固体ネオン上の電子電荷量子ビット
- Authors: Xianjing Zhou, Xinhao Li, Qianfan Chen, Gerwin Koolstra, Ge Yang,
Brennan Dizdar, Xu Han, Xufeng Zhang, David I. Schuster, Dafei Jin
- Abstract要約: 我々は,最近開発した独特なプラットフォームに基づく超長コヒーレンス電子電荷量子ビットの実験的実現を報告した。
このような量子ビットは、真空中で超クリーンな固体ネオン表面に閉じ込められた孤立した単一電子の運動状態を利用する。
量子制限増幅器を使用しない単発読み出し忠実度は97.5%である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.586441847213314
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Electron charge qubits are appealing candidates for solid-state quantum
computing because of their compelling advantages in design, fabrication,
control, and readout. However, electron charge qubits built upon traditional
semiconductors and superconductors are historically known to suffer from a
short coherence time that hardly exceeds 10 microseconds. The decoherence
primarily arises from the inevitable charge noise in conventional host
materials. Here, we report our experimental realization of ultralong-coherence
electron charge qubits based upon a unique platform that we recently developed.
Such qubits utilize the motional states of isolated single electrons trapped on
an ultraclean solid neon surface in vacuum and strongly coupled with microwave
photons in an on-chip superconducting resonator. The measured relaxation time
T1 and coherence time T2 are both on the order of 0.1 millisecond. The
single-shot readout fidelity without using a quantum-limited amplifier is
97.5%. The average one-qubit gate fidelity using the Clifford-based randomized
benchmarking is 99.95%. Simultaneous strong coupling of two qubits with the
same resonator is demonstrated, as a first step toward two-qubit entangling
gates for universal quantum computing. These results manifest that the
electron-on-solid-neon (eNe) charge qubits have outperformed all the existing
charge qubits to date and rivaled the state-of-the-art superconducting transmon
qubits, holding promise as ideal qubits for a scalable quantum computing
architecture.
- Abstract（参考訳）: 電子電荷量子ビットは、設計、製造、制御、読み出しにおける強力なアドバンテージのため、固体量子コンピューティングの候補をアピールしている。
しかし、従来の半導体や超伝導体上に作られた電子電荷量子ビットは、10マイクロ秒を超えない短いコヒーレンス時間に苦しむことが歴史的に知られている。
デコヒーレンスは主に従来のホスト材料における必然的な電荷ノイズから生じる。
本稿では,我々が最近開発した独特なプラットフォームに基づく超長電子電荷量子ビットの実験的実現について報告する。
このような量子ビットは、真空中で超クリーンな固体ネオン表面に閉じ込められ、オンチップ超伝導共振器でマイクロ波光子と強く結合した孤立電子の運動状態を利用する。
測定された緩和時間T1とコヒーレンス時間T2はどちらも0.1ミリ秒の順序である。
量子制限アンプを使用しない単発読み出し忠実度は97.5%である。
クリフォードベースのランダム化ベンチマークを用いた平均1量子ゲート忠実度は99.95%である。
同じ共振器を持つ2つの量子ビットの同時結合は、普遍量子コンピューティングのための2つの量子ビットエンタングゲートへの第一歩として示される。
これらの結果は、電子オンソリッドネオン(eNe)電荷量子ビットが、これまでのすべての電荷量子ビットより優れており、最先端の超伝導トランスモン量子ビットと競合し、スケーラブルな量子コンピューティングアーキテクチャの理想的な量子ビットとして期待できることを示している。
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