論文の概要: Multi-qubit DC gates over an inhomogeneous array of quantum dots
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.06894v3
- Date: Wed, 05 Nov 2025 04:54:19 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-06 18:19:32.022375
- Title: Multi-qubit DC gates over an inhomogeneous array of quantum dots
- Title（参考訳）: 量子ドットの不均一配列上の多量子直流ゲート
- Authors: Jiaan Qi, Zhi-Hai Liu, Hongqi Xu,
- Abstract要約: 直流進化により量子ドットの配列上に実装可能なマルチキュービットゲート群について検討する。
強いスピン軌道結合効果を持つドットアレイに対して、計算ハミルトニアンの有用な表現を提案する。
このようなマルチキュービットゲートの例や、量子誤り訂正や量子アルゴリズムへの応用についても検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The prospect of large-scale quantum computation with an integrated chip of spin qubits is imminent as technology improves. This invites us to think beyond the traditional 2-qubit-gate framework and consider a naturally supported ``instruction set'' of multi-qubit gates. In this work, we systematically study such a family of multi-qubit gates implementable over an array of quantum dots by DC evolution. A useful representation of the computational Hamiltonian is proposed for a dot-array with strong spin-orbit coupling effects, distinctive $g$-factor tensors and varying interdot couplings. Adopting a perturbative treatment, we model a multi-qubit DC gate by the first-order dynamics in the qubit frame and develop a detailed formalism for decomposing the resulting gate, estimating and optimizing the coherent gate errors with appropriate local phase shifts for arbitrary array connectivity. Examples of such multi-qubit gates and their applications in quantum error correction and quantum algorithms are also explored, demonstrating their potential advantage in accelerating complex tasks and reducing overall errors.
- Abstract（参考訳）: スピン量子ビットの統合チップによる大規模量子計算の展望は、技術の進歩とともに差し迫っている。
これにより、従来の2-qubit-gateフレームワークを超えて考えることができ、マルチキュービットゲートの自然にサポートされている 'instruction set'' を考えることができます。
本研究では、直流進化により量子ドットの配列上に実装可能なマルチキュービットゲートの族を体系的に研究する。
計算ハミルトニアンの有用な表現は、強いスピン軌道結合効果、特異な$g$-要素テンソル、様々な相互結合を持つドットアレイに対して提案される。
摂動処理を応用して、キュービットフレームの1次ダイナミクスによるマルチキュービットDCゲートをモデル化し、その結果のゲートを分解し、任意の配列接続に適切な局所位相シフトでコヒーレントゲート誤差を推定および最適化するための詳細な定式化を開発する。
このようなマルチキュービットゲートの例や、量子エラー補正や量子アルゴリズムへの応用についても検討し、複雑なタスクの高速化と全体的なエラーの削減における潜在的な優位性を実証した。
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