論文の概要: High-Fidelity Entangling Gates for Electron and Nuclear Spin Qubits in Diamond
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.11553v1
- Date: Mon, 18 Mar 2024 08:07:55 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-19 16:07:12.757129
- Title: High-Fidelity Entangling Gates for Electron and Nuclear Spin Qubits in Diamond
- Title(参考訳): ダイヤモンド中の電子及び核スピン量子の高忠実エンタングゲート
- Authors: Regina Finsterhoelzl, Wolf-Rüdiger Hannes, Guido Burkard,
- Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素空孔中心における高速かつ高忠実な密閉ゲートの設計法を提案する。
我々は、欠陥の窒素原子の核スピンの状態に条件付けられたNV電子スピンに対処する際に、2量子ゲートの非共鳴駆動誤差の完全な抑制を予測した。
- 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: Motivated by the recent experimental progress in exploring the use of a nitrogen-vacancy (NV) center in diamond as a quantum computing platform, we propose schemes for fast and high-fidelity entangling gates on this platform. Using both analytical and numerical calculations, we demonstrate that synchronization effects between resonant and off-resonant transitions may be exploited such that spin-flip errors due to strong driving may be eliminated by adjusting the gate time or the driving field. This allows for fast, high fidelity entangling operations between the electron spin and one or several nuclear spins. We investigate a two-qubit system where the NV center is comprised of a $^{15}$N atom and a qubit-qutrit system for the case of a $^{14}$N atom. In both cases, we predict a complete suppression of off-resonant driving errors for two-qubit gates when addressing the NV electron spin conditioned on states of nuclear spins of the nitrogen atom of the defect. Additionally, we predict fidelities $>0.99$ for multi-qubit gates when including the surrounding $^{13}$C atoms in the diamond lattice in the conditioned logic.
- Abstract(参考訳): ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心を量子コンピューティングプラットフォームとして利用することの最近の実験的な進歩により、このプラットフォーム上での高速かつ高忠実なエンタングリングゲートのスキームを提案する。
解析計算と数値計算の両方を用いて、強い駆動によるスピンフリップ誤差をゲート時間や駆動場の調整によって排除できるような共鳴遷移と非共振遷移の同期効果を利用することができることを示した。
これにより、電子スピンと1つまたは複数の核スピンの間の高速で高忠実なエンタングル操作が可能になる。
本研究では,NV中心が$^{15}$N原子と$^{14}$N原子の場合のqubit-qutrit系からなる2量子系について検討する。
どちらの場合も、欠陥の窒素原子の核スピンの状態に条件付けられたNV電子スピンに対処する際に、2量子ゲートの非共鳴駆動誤差を完全に抑制する。
さらに、条件付き論理におけるダイヤモンド格子の周囲の$^{13}$C原子を含む場合、多ビットゲートに対して$>0.99$と予測する。
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