論文の概要: Generating Shuttling Procedures for Constrained Silicon Quantum Dot Array

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.14683v1
• Date: Fri, 26 Jan 2024 07:01:05 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-29 15:53:10.561898
• Title: Generating Shuttling Procedures for Constrained Silicon Quantum Dot Array
• Title（参考訳）: 拘束型シリコン量子ドットアレイのシャットリング法
• Authors: Naoto Sato, Tomonori Sekiguchi, Takeru Utsugi, and Hiroyuki Mizuno
• Abstract要約: シリコン量子コンピュータでは、単一の電子が量子ドットと呼ばれる微細構造に閉じ込められ、そのスピンは量子ビットとして用いられる。 量子ビットの大規模統合のために、我々は以前に2次元配列に量子ドットを配置し、配列の行や列に制御ゲートを共有するアプローチを提案した。 本稿では,状態遷移システムに基づく形式モデルを提案し,それらの制約とアレー上の操作手順を記述する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
• Abstract: In silicon quantum computers, a single electron is trapped in a microstructure called a quantum dot, and its spin is used as a qubit. For large-scale integration of qubits, we previously proposed an approach of arranging the quantum dots in a two-dimensional array and sharing a control gate in a row or column of the array. In our array, the shuttling of electrons is a useful technique to operate the target qubit independently and avoid crosstalk. However, since the shuttling is also conducted using shared control gates, the movement of qubits is complexly constrained. We therefore propose a formal model on the basis of state transition systems to describe those constraints and operation procedures on the array. We also present an approach to generate operation procedures under the constraints. Utilizing this approach, we present a concrete method for our 16 $\times$ 8 quantum dot array. By implementing the proposed method as a quantum compiler, we confirmed that it is possible to generate operation procedures in a practical amount of time for arbitrary quantum circuits. We also demonstrated that crosstalk can be avoided by shuttling and that the fidelity in that case is higher than when crosstalk is not avoided.
• Abstract（参考訳）: シリコン量子コンピュータでは、単一の電子が量子ドットと呼ばれる微細構造に閉じ込められ、そのスピンは量子ビットとして用いられる。 量子ビットの大規模統合のために,我々は2次元配列に量子ドットを配置し,配列の行または列に制御ゲートを共有する手法を提案している。 我々の配列では、電子のシャットリングは標的量子ビットを独立に操作し、クロストークを避けるのに有用な手法である。 しかし、共有制御ゲートを用いてシャットリングを行うため、キュービットの移動は複雑に制限される。 そこで我々は,これらの制約を記述するための状態遷移系に基づく形式モデルと,配列上の操作手順を提案する。 また,制約下での操作手順を生成する手法を提案する。 このアプローチを用いて、16$\times$8量子ドットアレイの具体的な方法を提案する。 提案手法を量子コンパイラとして実装することにより,任意の量子回路に対して実時間で演算手順を生成可能であることを確認した。 また,クロストークを閉鎖することで回避できることを示すとともに,クロストークを回避しない場合よりも,その場合の忠実度が高いことを示した。

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