論文の概要: Navigating the 16-dimensional Hilbert space of a high-spin donor qudit with electric and magnetic fields

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.07453v2
• Date: Wed, 14 Jun 2023 08:39:49 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-16 10:51:50.981187
• Title: Navigating the 16-dimensional Hilbert space of a high-spin donor qudit with electric and magnetic fields
• Title（参考訳）: 高スピンドナーquditの電場と磁場による16次元ヒルベルト空間の移動
• Authors: Irene Fern\'andez de Fuentes, Tim Botzem, Mark A. I. Johnson, Arjen Vaartjes, Serwan Asaad, Vincent Mourik, Fay E. Hudson, Kohei M. Itoh, Brett C. Johnson, Alexander M. Jakob, Jeffrey C. McCallum, David N. Jamieson, Andrew S. Dzurak, Andrea Morello
• Abstract要約: シリコン中の1つのドナーアンチモンの電子核状態によって16次元ヒルベルト空間が構築される原子ベースの半導体プラットフォームを提案する。 我々は、この大きなヒルベルト空間を、電場と磁場の両方を用いて航行する能力を示し、ゲートの忠実度は、核スピンの99.8%を超えている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 41.74498230885008
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Efficient scaling and flexible control are key aspects of useful quantum computing hardware. Spins in semiconductors combine quantum information processing with electrons, holes or nuclei, control with electric or magnetic fields, and scalable coupling via exchange or dipole interaction. However, accessing large Hilbert space dimensions has remained challenging, due to the short-distance nature of the interactions. Here, we present an atom-based semiconductor platform where a 16-dimensional Hilbert space is built by the combined electron-nuclear states of a single antimony donor in silicon. We demonstrate the ability to navigate this large Hilbert space using both electric and magnetic fields, with gate fidelity exceeding 99.8% on the nuclear spin, and unveil fine details of the system Hamiltonian and its susceptibility to control and noise fields. These results establish high-spin donors as a rich platform for practical quantum information and to explore quantum foundations.
• Abstract（参考訳）: 効率的なスケーリングと柔軟な制御は、有用な量子コンピューティングハードウェアの重要な側面である。 半導体のスピンは、量子情報処理と電子、ホール、核、電気または磁場の制御、交換または双極子相互作用によるスケーラブルな結合を結合する。 しかし、大きなヒルベルト空間へのアクセスは、相互作用の短距離性のため、依然として困難である。 ここでは16次元ヒルベルト空間をシリコン中の1つのアンチモンドナーの電子核状態によって構築する原子ベースの半導体プラットフォームを提案する。 我々は、この大きなヒルベルト空間を電場と磁場の両方を使ってナビゲートでき、ゲート忠実度が99.8%を超えることを実証し、ハミルトニアン系とその制御および雑音場に対する感受性の詳細を明らかにした。 これらの結果は、高スピンドナーを実用的な量子情報のための豊かなプラットフォームとして確立し、量子基礎を探求する。

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