論文の概要: Spin-Orbit Interaction Enabled High-Fidelity Two-Qubit Gates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.06986v4
• Date: Mon, 23 Oct 2023 08:10:04 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-25 07:49:32.427356
• Title: Spin-Orbit Interaction Enabled High-Fidelity Two-Qubit Gates
• Title（参考訳）: 高忠実性2量子ゲートを持つスピン軌道相互作用
• Authors: Jiaan Qi, Zhi-Hai Liu and H. Q. Xu
• Abstract要約: 半導体スピンキュービットプラットフォームにおける2量子ゲート(TQG)に対するスピン軌道相互作用(SOI)の影響について検討した。 我々はSOIの本質を捉える計算ハミルトニアンを開発し、それを回転フレーム時間進化の特性を導出する。 我々はSOIなしではアクセスできない新しい2量子力学を発見し、議論する。
• 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: We study the implications of spin-orbit interaction (SOI) for two-qubit gates (TQGs) in semiconductor spin qubit platforms. SOI renders the exchange interaction governing qubit pairs anisotropic, posing a serious challenge for conventional TQGs derived for the isotropic Heisenberg exchange. Starting from microscopic level, we develop a concise computational Hamiltonian that captures the essence of SOI, and use it to derive properties of the rotating-frame time evolutions. Two key findings are made. First, for the controlled-phase/controlled-Z gate, we show and analytically prove the existence of ``SOI nodes'' where the fidelity can be optimally enhanced, with only slight modifications in terms of gate time and local phase corrections. Second, we discover and discuss novel two-qubit dynamics that are inaccessible without SOI -- the reflection gate and the direct controlled-not gate. The relevant conditions and achievable fidelities are studied for the direct controlled-not gate.
• Abstract（参考訳）: 半導体スピンキュービットプラットフォームにおける2量子ゲート(TQG)に対するスピン軌道相互作用(SOI)の影響について検討した。 SOIは、クォービット対を管理する交換相互作用を異方性とし、アイソトロピックなハイゼンベルク交換のために導かれる従来のTQGにとって深刻な課題となる。 微視的レベルから始めると、soiの本質を捉える簡潔な計算ハミルトニアンを開発し、それを用いて回転フレーム時間発展の性質を導出する。 2つの重要な発見がある。 まず,制御相/制御zゲートについて,ゲート時間と局所位相補正の観点で若干の修正を加えるだけで,忠実性が最適に向上できる ‘soiノード’ の存在を実証し,解析的に証明する。 第二に、SOIなしではアクセスできない新しい2量子ダイナミクス(反射ゲートと直接制御ノットゲート)を発見し、議論する。 直接制御しないゲートに対して, 関連する条件と達成可能なフィダリティについて検討する。

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