論文の概要: Programmable Quantum Processors based on Spin Qubits with Mechanically-Mediated Interactions and Transport

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.12193v1
• Date: Sun, 23 Jul 2023 00:52:19 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-07-25 17:18:55.688434
• Title: Programmable Quantum Processors based on Spin Qubits with Mechanically-Mediated Interactions and Transport
• Title（参考訳）: 機械的相互作用と輸送を考慮したスピン量子ビットに基づくプログラマブル量子プロセッサ
• Authors: F. Fung, E. Rosenfeld, J. D. Schaefer, A. Kabcenell, J. Gieseler, T. X. Zhou, T. Madhavan, N. Aslam, A. Yacoby, M. D. Lukin
• Abstract要約: 本稿では,マルチキュービットスピンシステムのプログラム可能な制御法について述べる。 核スピンメモリを用いた近位スピン量子ビットのコヒーレントな操作と機械的移動を示す。 現実的な改善により、高協力性体制に到達でき、スピン量子ビットによるスケーラブルな量子情報処理への新たな道のりを提供する。
• 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: Solid state spin qubits are promising candidates for quantum information processing, but controlled interactions and entanglement in large, multi-qubit systems are currently difficult to achieve. We describe a method for programmable control of multi-qubit spin systems, in which individual nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond nanopillars are coupled to magnetically functionalized silicon nitride mechanical resonators in a scanning probe configuration. Qubits can be entangled via interactions with nanomechanical resonators while programmable connectivity is realized via mechanical transport of qubits in nanopillars. To demonstrate the feasibility of this approach, we characterize both the mechanical properties and the magnetic field gradients around the micromagnet placed on the nanobeam resonator. Furthermore, we show coherent manipulation and mechanical transport of a proximal spin qubit by utilizing nuclear spin memory, and use the NV center to detect the time-varying magnetic field from the oscillating micromagnet, extracting a spin-mechanical coupling of 7.7(9) Hz. With realistic improvements the high-cooperativity regime can be reached, offering a new avenue towards scalable quantum information processing with spin qubits.
• Abstract（参考訳）: 固体スピン量子ビットは量子情報処理の候補として期待できるが、大規模なマルチキュービットシステムにおける制御された相互作用と絡み合いは、現時点では達成が難しい。 本稿では、ダイヤモンドナノピラー内の窒素空孔(nv)中心を走査プローブ配置で磁気機能化した窒化ケイ素メカニカル共振器に結合したマルチ量子ビットスピン系のプログラマブル制御法について述べる。 量子ビットはナノメカニカル共振器との相互作用によって絡み合い、プログラマブル接続はナノピラー内の量子ビットの機械的輸送によって実現される。 この方法の実現可能性を示すために,ナノビーム共振器に設置したマイクロマグネットの力学特性と磁場勾配を特徴付ける。 さらに、核スピンメモリを利用して、近位スピン量子ビットのコヒーレントな操作と機械的輸送を示し、nvセンターを用いて振動するマイクロマグネットから時変磁場を検出し、7.7(9)hzのスピンメカニカルカップリングを抽出する。 現実的な改善により、高協力性体制に到達でき、スピン量子ビットによるスケーラブルな量子情報処理への新たな道のりを提供する。

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