論文の概要: Single spin qubit geometric gate in a silicon quantum dot

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.06569v1
• Date: Tue, 10 Oct 2023 12:29:07 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-12 01:45:00.237339
• Title: Single spin qubit geometric gate in a silicon quantum dot
• Title（参考訳）: シリコン量子ドットにおける単一スピン量子ビット幾何ゲート
• Authors: Rong-Long Ma, Ao-Ran Li, Chu Wang, Zhen-Zhen Kong, Wei-Zhu Liao, Ming Ni, Sheng-Kai Zhu, Ning Chu, Cheng-Xian Zhang, Di Liu, Gang Cao, Gui-Lei Wang, Hai-Ou Li and Guo-Ping Guo
• Abstract要約: 我々は、平均的な制御忠実度99.12%の耐障害性単一スピン量子ビットを実演する。 我々は,その耐雑音性を利用して高制御忠実性を得るための幾何量子コンピューティングを導入する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.621913363626624
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Preserving qubit coherence and maintaining high-fidelity qubit control under complex noise environment is an enduring challenge for scalable quantum computing. Here we demonstrate an addressable fault-tolerant single spin qubit with an average control fidelity of 99.12% via randomized benchmarking on a silicon quantum dot device with an integrated micromagnet. Its dephasing time T2* is 1.025 us and can be enlarged to 264 us by using the Hahn echo technique, reflecting strong low-frequency noise in our system. To break through the noise limitation, we introduce geometric quantum computing to obtain high control fidelity by exploiting its noise-resilient feature. However, the control fidelities of the geometric quantum gates are lower than 99%. According to our simulation, the noise-resilient feature of geometric quantum gates is masked by the heating effect. With further optimization to alleviate the heating effect, geometric quantum computing can be a potential approach to reproducibly achieving high-fidelity qubit control in a complex noise environment.
• Abstract（参考訳）: 複雑なノイズ環境下で量子ビットコヒーレンスを保持し、高忠実な量子ビット制御を維持することは、スケーラブルな量子コンピューティングにおける永続的な課題である。 ここでは,マイクロマグネットを内蔵したシリコン量子ドットデバイス上でのランダム化ベンチマークにより,平均制御精度99.12%のフォールトトレラントシングルスピン量子ビットを実証する。 強調時間T2*は1.025 usで、ハーンエコー法を用いて264 usに拡大することができ、システム内の強い低周波ノイズを反映している。 ノイズ制限を破るために,そのノイズ耐性を生かして高制御性を得るために,幾何量子コンピューティングを導入する。 しかし、幾何学的量子ゲートの制御性は99%未満である。 シミュレーションによれば、幾何学的量子ゲートの耐雑音特性は加熱効果によってマスキングされる。 加熱効果を緩和するさらなる最適化により、幾何量子コンピューティングは複雑な雑音環境下で高忠実な量子ビット制御を再現的に達成するための潜在的アプローチとなる。

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