論文の概要: Single-electron qubits based on ring-shaped surface states on solid neon

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.02501v1
• Date: Sat, 4 Nov 2023 20:36:34 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-07 17:33:11.163300
• Title: Single-electron qubits based on ring-shaped surface states on solid neon
• Title（参考訳）: 固体ネオン上の環状表面状態に基づく単一電子量子ビット
• Authors: Toshiaki Kanai, Dafei Jin, and Wei Guo
• Abstract要約: 固体ネオン表面に結合した単一電子からなる電荷量子ビットは、非常に長いコヒーレンス時間を示す。 ネオン表面トポグラフィーと電子の相互作用を研究するための理論的枠組みを導入する。 結果は、表面のバンプが自然に電子に結合し、ユニークなリング状の量子状態を形成することを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.3049739550615875
• License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
• Abstract: Recent experiments demonstrate that a charge qubit consisting of a single electron bound to a solid neon surface exhibits an exceptionally long coherence time, making it a promising platform for quantum computing. However, some observations cast doubt on the direct correlation between the electron's binding mechanism and quantum states with the applied electric trapping potential. In this study, we introduce a theoretical framework to examine the electron's interactions with neon surface topography, such as bumps and valleys. By evaluating the surface charges induced by the electron, we demonstrate its strong perpendicular binding to the neon surface. The Schrodinger equation for the electron's lateral motion on the curved 2D surface is then solved for extensive topographical variations. Our results reveal that surface bumps can naturally bind an electron, forming unique ring-shaped quantum states that align with experimental observations. We also show that the electron's excitation energy can be smoothly tuned using an magnetic field to facilitate qubit operation. This study offers a leap in our understanding of e-neon qubit properties, laying the groundwork to guide its design and optimization for advancing quantum computing architectures.
• Abstract（参考訳）: 最近の実験では、固体ネオン表面に結合した単一電子からなる電荷量子ビットは、非常に長いコヒーレンス時間を示し、量子コンピューティングのプラットフォームとして期待できる。 しかし、いくつかの観測は、電子の結合機構と量子状態と応用された電気トラップポテンシャルとの直接相関に疑問を投げかけた。 本研究では,電子とネオン表面地形(バンプや谷など)との相互作用を調べるための理論的枠組みを提案する。 電子によって誘導される表面電荷を評価することにより、ネオン表面への強い垂直結合を示す。 電子の2次元曲面上の横運動に対するシュロディンガー方程式は、広範な地形変化のために解かれる。 その結果、表面バンプは電子に自然に結合し、実験的な観測と整合する一意なリング状量子状態を形成することが明らかとなった。 また,電子の励起エネルギーは磁場を用いてスムーズに調整でき,量子ビット操作が容易になることを示す。 本研究は、e-neon量子ビット特性の理解を深め、量子コンピューティングアーキテクチャの進化のための設計と最適化の指針となる基礎となる。

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