論文の概要: Impact of measurement backaction on nuclear spin qubits in silicon

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.12656v1
• Date: Thu, 19 Oct 2023 11:24:15 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-20 15:33:56.172359
• Title: Impact of measurement backaction on nuclear spin qubits in silicon
• Title（参考訳）: シリコンの核スピン量子ビットに及ぼす測定バックアクションの影響
• Authors: S. Monir, E. N. Osika, S. K. Gorman, I. Thorvaldson, Y.-L. Hsueh, P. Macha, L. Kranz, J. Reiner, M.Y. Simmons, and R. Rahman
• Abstract要約: ケイ素中のリンドナー核スピンは環境に弱く結合し、高忠実度量子ビットの候補として期待できる。 ここでは、この電子を媒介とする測定から得られるバックアクションが、単一および複数ドナー量子ビットの寿命にどのように影響するかを調べるために、マスター方程式に基づくアプローチを用いる。 原子の精密ドナー配置とスタークシフトを用いて、マルチドナー量子ビットにおける測定バックアクションを最小限に抑えることができることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Phosphorus donor nuclear spins in silicon couple weakly to the environment making them promising candidates for high-fidelity qubits. The state of a donor nuclear spin qubit can be manipulated and read out using its hyperfine interaction with the electron confined by the donor potential. Here we use a master equation-based approach to investigate how the backaction from this electron-mediated measurement affects the lifetimes of single and multi-donor qubits. We analyze this process as a function of electric and magnetic fields, and hyperfine interaction strength. Apart from single nuclear spin flips, we identify an additional measurement-related mechanism, the nuclear spin flip-flop, which is specific to multi-donor qubits. Although this flip-flop mechanism reduces qubit lifetimes, we show that it can be effectively suppressed by the hyperfine Stark shift. We show that using atomic precision donor placement and engineered Stark shift, we can minimize the measurement backaction in multi-donor qubits, achieving larger nuclear spin lifetimes than single donor qubits.
• Abstract（参考訳）: ケイ素中のリンドナー核スピンは環境に弱く結合し、高忠実度量子ビットの候補として期待できる。 ドナー核スピン量子ビットの状態は、ドナー電位に閉じ込められた電子との超微細な相互作用を用いて操作および読み出すことができる。 本稿では、この電子を媒介とする測定からのバックアクションが、シングルおよびマルチドナー量子ビットの寿命にどのように影響するかを調べるために、マスター方程式に基づくアプローチを用いる。 我々はこの過程を、電場と磁場の関数、超微細相互作用強度として解析する。 単一核スピンフリップとは別に、マルチドナー量子ビットに特有の核スピンフリップフロップという、測定関連機構も同定する。 このフリップフロップ機構は、クォービット寿命を減少させるが、超微細なスタークシフトによって効果的に抑制できることを示す。 原子の精密ドナー配置とスタークシフトを用いて、マルチドナー量子ビットにおける測定バックアクションを最小化し、単一のドナー量子ビットよりも大きな核スピン寿命を達成することを示す。

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