論文の概要: Sweet-spot operation of a germanium hole spin qubit with highly anisotropic noise sensitivity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.13150v2
• Date: Wed, 24 May 2023 15:24:57 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-25 11:03:16.680202
• Title: Sweet-spot operation of a germanium hole spin qubit with highly anisotropic noise sensitivity
• Title（参考訳）: 高異方性雑音感度を有するゲルマニウムホールスピン量子ビットのスイートスポット動作
• Authors: N.W. Hendrickx, L. Massai, M. Mergenthaler, F. Schupp, S. Paredes, S.W. Bedell, G. Salis, and A. Fuhrer
• Abstract要約: クビット駆動とデコヒーレンスを弱体化させる機構と異方性について報告する。 低磁場でキュービットを動作させ、99.94 %の単一キュービットゲート密度を維持しながら、T*=9.2$mu$sの劣化時間を測定する。 この量子ビット駆動とデコヒーレンス機構の理解は、スケーラブルで高コヒーレントなホール量子ビットアレイの設計と運用の鍵となる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Spin qubits defined by valence band hole states comprise an attractive candidate for quantum information processing due to their inherent coupling to electric fields enabling fast and scalable qubit control. In particular, heavy holes in germanium have shown great promise, with recent demonstrations of fast and high-fidelity qubit operations. However, the mechanisms and anisotropies that underlie qubit driving and decoherence are still mostly unclear. Here, we report on the highly anisotropic heavy-hole $g$-tensor and its dependence on electric fields, allowing us to relate both qubit driving and decoherence to an electric modulation of the $g$-tensor. We also confirm the predicted Ising-type hyperfine interaction but show that qubit coherence is ultimately limited by $1/f$ charge noise. Finally, we operate the qubit at low magnetic field and measure a dephasing time of $T_2^*=9.2$ ${\mu}$s, while maintaining a single-qubit gate fidelity of 99.94 %, that remains well above 99 % at an operation temperature T>1 K. This understanding of qubit driving and decoherence mechanisms are key for the design and operation of scalable and highly coherent hole qubit arrays.
• Abstract（参考訳）: 価バンドホール状態によって定義されるスピン量子ビットは、高速でスケーラブルな量子ビット制御を可能にする電場に固有の結合のため、量子情報処理の魅力的な候補である。 特に、ゲルマニウムの重孔は、高速かつ高忠実な量子ビット演算の最近の実証で大きな可能性を示してきた。 しかし、クビット駆動とデコヒーレンスを弱めるメカニズムと異方性はほとんど不明である。 ここでは,高異方性のヘビーホールである$g$-tensor とその電界依存性について報告し,$g$-tensor の電気変調とqubit 駆動とデコヒーレンスの両方を関連付けることができた。 また、予測されたIsing型超微細相互作用も確認するが、量子コヒーレンスが最終的に1/f$の電荷雑音によって制限されることを示す。 最後に、量子ビットを低磁場で操作し、単一量子ビットゲートの忠実度を99.94 %維持しながら、$t_2^*=9.2$$$${\mu}$sの低下時間を測定する。

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