論文の概要: Proximal quantum control of spin and spin ensemble with highly localized
control field from skyrmions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.00573v1
- Date: Sun, 31 Dec 2023 19:23:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-03 17:00:37.958919
- Title: Proximal quantum control of spin and spin ensemble with highly localized
control field from skyrmions
- Title（参考訳）: スカイミオンからの高局所制御場を持つスピン・スピンアンサンブルの近位量子制御
- Authors: Md Fahim F Chowdhury, Mohamad Niknam, Md Mahadi Rajib, Louis S.
Bouchard, Jayasimha Atulasimha
- Abstract要約: スピン状態に基づくスケーラブル量子コンピューティングには、個々のスピン量子ビットの選択的制御が必要である。
発散性および収束性ナノスケール磁気スカイミオンを組み合わせた技術を導入する。
このアプローチは、高忠実度でスピン量子ビットを操作する正確な制御場を生成する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.06428333375712125
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Selective control of individual spin qubits is needed for scalable quantum
computing based on spin states. Achieving high-fidelity in both single and
two-qubit gates, essential components of universal quantum computers,
necessitates highly localized control fields. These fields must be capable of
addressing specific spin qubits while minimizing gate errors and cross-talk in
adjacent qubits. Overcoming the challenge of generating a localized
radio-frequency magnetic field, in the absence of elementary magnetic
monopoles, we introduce a technique that combines divergent and convergent
nanoscale magnetic skyrmions. This approach produces a precise control field
that manipulates spin qubits with high fidelity. We propose the use of 2D
skyrmions, which are 2D analogues of 3D hedgehog structures. The latter are
emergent magnetic monopoles, but difficult to fabricate. The 2D skyrmions, on
the other hand, can be fabricated using standard semiconductor foundry
processes. Our comparative analysis of the density matrix evolution and gate
fidelities in scenarios involving proximal skyrmions and nanomagnets indicates
potential gate fidelities surpassing 99.95% for {\pi}/2-gates and 99.90% for
{\pi}-gates. Notably, the skyrmion configuration generates a significantly
lower field on neighboring spin qubits, i.e. 15 times smaller field on a
neighboring qubit compared to nanomagnets that produces the same field at the
controlled qubit, making it a more suitable candidate for scalable quantum
control architectures by reducing disturbances in adjacent qubits.
- Abstract（参考訳）: スピン状態に基づくスケーラブル量子コンピューティングには、個々のスピン量子ビットの選択的制御が必要である。
量子コンピュータの重要な構成要素である単一および2量子ゲートの高忠実性を達成するには、高度に局所化された制御フィールドが必要である。
これらのフィールドは、隣接するキュービットでゲートエラーやクロストークを最小限に抑えながら、特定のスピンキュービットに対処できなければならない。
局所的な電波磁場を生成するという課題を克服する上で, 単極子を欠いて, 発散と収束性ナノスケールの磁歪を結合する手法を導入する。
このアプローチは、高い忠実度でスピン量子ビットを操作する正確な制御フィールドを生成する。
3次元ヘッジホッグ構造の2次元類似体である2次元スカイマリオンの利用を提案する。
後者は磁化モノポールであるが、製造は困難である。
一方、2Dスカイミオンは標準的な半導体鋳造プロセスで製造することができる。
近位skyrmionとナノマグネットを含むシナリオにおける密度行列の進化とゲートフィデリティの比較分析により、 {\pi}/2ゲートでは99.95%、 {\pi}ゲートでは99.90%のゲートフィデリティが示される。
特に、スカイミオン構成は隣り合うスピン量子ビットにおいて、制御された量子ビットで同じ磁場を生成するナノマグネットと比較して、15倍小さい磁場を生成するため、隣接する量子ビットの障害を減らすことにより、スケーラブルな量子制御アーキテクチャの候補としてより適している。
関連論文リスト
- Quantum control landscape for generation of $H$ and $T$ gates in an open
qubit with both coherent and environmental drive [57.70351255180495]
量子計算における重要な問題は、ハダマール (H$) や$pi/8$ (T$) のような単一量子ビットの量子ゲートの生成である。
ここでは、コヒーレント制御と環境を用いた$H$および$T$ゲートの最適生成の問題を、非コヒーレント制御によりキュービットに作用する資源として検討する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-09-05T09:05:27Z) - Quantum Gate Optimization for Rydberg Architectures in the Weak-Coupling
Limit [55.05109484230879]
我々は,Rydberg tweezerシステムにおける2ビットゲートの機械学習支援設計を実演する。
我々は,高忠実度CNOTゲートを実装した最適パルス列を生成する。
単一量子ビット演算の局所的な制御は、原子列上で量子計算を行うのに十分であることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-06-14T18:24:51Z) - High-fidelity parallel entangling gates on a neutral atom quantum
computer [41.74498230885008]
最大60個の原子に99.5%の忠実度を持つ2量子エンタングリングゲートの実現を報告した。
これらの進歩は、量子アルゴリズム、誤り訂正回路、デジタルシミュレーションの大規模実装の基礎となった。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-04-11T18:00:04Z) - Universal quantum computation based on nanoscale skyrmion helicity
qubits in frustrated magnets [6.282497232775391]
フラストレーション磁石におけるブロッホ型ナノスケールスカイミオンの2重縮退に基づく量子ビットを構築した。
汎用量子計算は多層系におけるナノスケールのスカイミオンに基づいて可能であることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-04-10T03:30:19Z) - Quantum Control of Spin Qubits Using Nanomagnets [0.09423257767158633]
ナノスケール磁気の電圧制御を用いたスピン量子ビットに対処する新しい手法を提案する。
ナノマグネットの電界駆動の周波数をナノスケールの体積に制限されたスピンのラーモア周波数に調整することにより、フォールトトレラント量子コンピューティングに近づく忠実度を持つ単一量子ビット量子ゲートを実現することができることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-03-31T00:01:02Z) - On-demand electrical control of spin qubits [0.49813399226871663]
シリコン量子ドットにおけるスピンと電子の軌道運動の間のエンフスウィッチ可能な相互作用を可能にする手法を実証する。
シリコン中の相対論的スピン軌道相互作用の自然弱い効果は、ナノ構造中の電子のエネルギー量子化を制御することによって3桁以上の大きさで強化される。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-01-18T00:43:54Z) - Skyrmion Qubits: A New Class of Quantum Logic Elements Based on
Nanoscale Magnetization [0.0]
我々は,スカイミオンと呼ばれるナノスケール磁化テクスチャに基づく量子論理要素を実現するための,新しいプリミティブなビルディングブロックのクラスを導入する。
スカイミオン量子ビットでは、情報はヘリシティの量子度に格納され、論理状態は電場や磁場によって調整される。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-04T18:00:04Z) - Quantum control of nuclear spin qubits in a rapidly rotating diamond [62.997667081978825]
固体中の核スピンは環境に弱く結合し、量子情報処理と慣性センシングの魅力的な候補となる。
我々は、原子核スピンコヒーレンス時間よりも高速で1,kHzで物理的に回転するダイヤモンド中の光核スピン偏光と原子核スピンの高速量子制御を実証した。
我々の研究は、それまで到達不可能だったNV核スピンの自由を解放し、量子制御と回転センシングに対する新しいアプローチを解き放つ。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-07-27T03:39:36Z) - Hardware-Efficient, Fault-Tolerant Quantum Computation with Rydberg
Atoms [55.41644538483948]
我々は中性原子量子コンピュータにおいてエラー源の完全な特徴付けを行う。
計算部分空間外の状態への原子量子ビットの崩壊に伴う最も重要なエラーに対処する,新しい,明らかに効率的な手法を開発した。
我々のプロトコルは、アルカリ原子とアルカリ原子の両方にエンコードされた量子ビットを持つ最先端の中性原子プラットフォームを用いて、近い将来に実装できる。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-05-27T23:29:53Z) - Programmable quantum simulation of 2D antiferromagnets with hundreds of
Rydberg atoms [43.55994393060723]
合成システムを用いた量子シミュレーションは、優れた量子多体問題を解くための有望な方法である。
ここでは、光ツイーザに閉じ込められた個々の原子のプログラム可能な配列を用いて、象徴的な多体問題を実装する。
我々はこのプラットフォームを、高忠実度で操作された196個の原子を持つ前例のない体制にプッシュする。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-12-22T19:00:00Z) - Constructing Clock-Transition-Based Two-Qubit Gates from Dimers of
Molecular Nanomagnets [1.7587442088965228]
本稿では、2つの結合した分子ナノマグネットのヘテロ二量体を用いる手法を提案する。
1ビットと2ビットのゲートを実装するために必要な全てのゲート操作は、パルスラジオ周波数の放射によって実装できる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-04-07T18:18:16Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。