論文の概要: Scalable quantum memory nodes using nuclear spins in Silicon Carbide
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.01065v1
- Date: Thu, 2 Feb 2023 12:54:58 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-03 14:02:29.523556
- Title: Scalable quantum memory nodes using nuclear spins in Silicon Carbide
- Title（参考訳）: 炭化ケイ素の核スピンを用いたスケーラブル量子メモリノード
- Authors: Shravan Kumar Parthasarathy, Birgit Kallinger, Florian Kaiser, Patrick
Berwian, Durga B. R. Dasari, Jochen Friedrich, and Roland Nagy
- Abstract要約: 分散量子ネットワークは、高い忠実度で任意の量子情報プロトコルを実行することができる量子ノードを必要とする。
ここでは, 4H-Silicon Carbide (4H-SiC) の固体スピンを用いることで, 核スピンを用いた高コヒーレント量子ビットレジスタの制御が可能であることを示す。
- 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: A distributed quantum network would require quantum nodes capable of
performing arbitrary quantum information protocols with high fidelity. So far
the challenge has been in realizing such quantum nodes with features for
scalable quantum computing. We show here that using the solid-state spins in
4H-Silicon Carbide (4H-SiC) such a goal could be realized, wherein a controlled
generation of highly coherent qubit registers using nuclear spins is possible.
Using a controlled isotope concentration and coherent control we perform here
atomistic modeling of the central spin system formed by the electron spin of a
silicon vacancy color center ($V_{Si}^-$-center) and the non-interacting
nuclear spins. From this we lay out conditions for realizing a scalable
nuclear-spin ($^{13}C$ or $^{29}Si$) register, wherein independent control of
the qubits alongside their mutual controlled operations using the central
electron spin associated to the $V_{Si}^-$-center in 4H-SiC are achieved.
Further, the decoherence and entanglement analysis provided here could be used
to evaluate the quantum volume of these nodes. Our results mark a clear route
towards realizing scalable quantum memory nodes for applications in distributed
quantum computing networks and further for quantum information protocols.
- Abstract（参考訳）: 分散量子ネットワークは、高い忠実度で任意の量子情報プロトコルを実行できる量子ノードを必要とする。
これまでの課題は、スケーラブルな量子コンピューティング機能を備えた量子ノードの実現にある。
ここでは, 4H-Silicon Carbide (4H-SiC) の固体スピンを用いることで, 核スピンを用いた高コヒーレント量子ビットレジスタの制御が可能であることを示す。
制御された同位体濃度とコヒーレント制御を用いて、シリコン空孔色中心(V_{Si}^-$-center)と非相互作用核スピンの電子スピンによって形成される中心スピン系の原子論的モデリングを行う。
このことから,4h-sicの$v_{si}^-$-centerに関連する中心電子スピンを用いた相互制御操作と並行して,量子ビットの独立制御を実現するスケーラブルな核スピン($^{13}c$または$^{29}si$)レジスタを実現するための条件を提示する。
さらに、ここで提供されるデコヒーレンスおよび絡み合い解析は、これらのノードの量子体積を評価するのに使うことができる。
分散量子コンピューティングネットワークや量子情報プロトコルにおけるスケーラブルな量子メモリノードの実現に向けた明確な道筋を示す。
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