論文の概要: Universal high-fidelity quantum gates for spin-qubits in diamond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.10633v1
• Date: Fri, 15 Mar 2024 19:00:02 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-19 22:34:14.728590
• Title: Universal high-fidelity quantum gates for spin-qubits in diamond
• Title（参考訳）: ダイヤモンド中のスピン量子ビットに対する普遍的高忠実量子ゲート
• Authors: H. P. Bartling, J. Yun, K. N. Schymik, M. van Riggelen, L. A. Enthoven, H. B. van Ommen, M. Babaie, F. Sebastiano, M. Markham, D. J. Twitchen, T. H. Taminiau,
• Abstract要約: 最近の実験では、マルチキュービット量子プロセッサ、光配線、基本量子誤り訂正プロトコルが実証されている。 大規模システムに対する鍵となるオープンな課題の1つは、高忠実な普遍量子ゲートを実現することである。 ダイヤモンド中の窒素空孔中心の電子スピンと核スピンによって形成される2量子系に対して、完全な高忠実ゲートを設計し、実証する。
• 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: Spins associated to solid-state colour centers are a promising platform for investigating quantum computation and quantum networks. Recent experiments have demonstrated multi-qubit quantum processors, optical interconnects, and basic quantum error correction protocols. One of the key open challenges towards larger-scale systems is to realize high-fidelity universal quantum gates. In this work, we design and demonstrate a complete high-fidelity gate set for the two-qubit system formed by the electron and nuclear spin of a nitrogen-vacancy center in diamond. We use gate set tomography (GST) to systematically optimise the gates and demonstrate single-qubit gate fidelities of up to $99.999(1)\%$ and a two-qubit gate fidelity of $99.93(5) \%$. Our gates are designed to decouple unwanted interactions and can be extended to other electron-nuclear spin systems. The high fidelities demonstrated provide new opportunities towards larger-scale quantum processing with colour-center qubits.
• Abstract（参考訳）: 固体色中心に関連するスピンは、量子計算と量子ネットワークを研究するための有望なプラットフォームである。 最近の実験では、マルチキュービット量子プロセッサ、光配線、基本量子誤り訂正プロトコルが実証されている。 大規模システムに対する鍵となるオープンな課題の1つは、高忠実な普遍量子ゲートを実現することである。 本研究では,ダイヤモンド中の窒素空孔中心の電子スピンと核スピンによって形成される2ビット系に対して,完全な高忠実度ゲートを設計し,実証する。 ゲートセットトモグラフィー(GST)を用いて、ゲートを体系的に最適化し、最大99.999(1)\%$のシングルキュービットゲートフィデリティと、99.93(5) \%$の2キュービットゲートフィデリティを示す。 我々のゲートは不要な相互作用を分離するために設計されており、他の電子核スピン系にも拡張できる。 実証された高忠実度は、色中心量子ビットによる大規模量子処理に新たな機会を与える。

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