論文の概要: On the feasibility of quantum teleportation protocols implemented with Silicon devices
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.19551v3
- Date: Fri, 04 Oct 2024 13:55:40 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-07 12:51:28.466771
- Title: On the feasibility of quantum teleportation protocols implemented with Silicon devices
- Title（参考訳）: シリコンデバイスを用いた量子テレポーテーションプロトコルの実現可能性について
- Authors: Junghee Ryu, Hoon Ryu,
- Abstract要約: シリコンベースのスピン量子ビット(量子ビット)は、スケーラブルな量子コンピューティングの候補として期待されている。
本稿では,シリコンの電気的に定義された量子ドット構造上に実装された絡み合いに基づく量子情報応用の計算的検討を行う。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3222802562733786
- License:
- Abstract: With recent experimental advancements demonstrating high-fidelity universal logic gates and basic programmability, Silicon-based spin quantum bit (qubit) have emerged as promising candidates for scalable quantum computing. However, implementation of more complex quantum information protocols with many qubits still remains a critical challenge for realization of practical programmability in Silicon devices. In this study, we present a computational investigation of entanglement-based quantum information applications implemented on an electrically defined quantum dot structure in Silicon. Using in-house multi-scale simulations based on tight-binding calculations augmented with bulk physics, we model a five quantum dot system that can create up to five electron spin qubits, and discuss details of control engineering needed to implement single-qubit rotations and two-qubit logic operations in a programmable manner. Using these elementary operations, then, we design a five-qubit quantum teleportation protocol and computationally verify its end-to-end operation including a simple but clear analysis on how the designed circuit can be affected by charge noise. With engineering details that are not well uncovered by experiments, our results demonstrate the advanced programmability of Silicon quantum dot systems, delivering the practical guidelines for potential designs of quantum information processes based on electrically defined Silicon quantum dot structures.
- Abstract（参考訳）: 近年、高忠実な普遍論理ゲートと基本プログラム可能性を示す実験的な進歩により、シリコンベースのスピン量子ビット(量子ビット)がスケーラブルな量子コンピューティングの候補として浮上した。
しかし、多くの量子ビットを持つより複雑な量子情報プロトコルの実装は、依然としてシリコンデバイスにおける実用的なプログラマビリティの実現において重要な課題である。
本研究では,シリコンの電気的に定義された量子ドット構造上に実装された絡み合いに基づく量子情報応用の計算的検討を行う。
バルク物理を付加したタイトバインディング計算に基づく社内マルチスケールシミュレーションを用いて、最大5個の電子スピン量子ビットを生成できる5つの量子ドットシステムをモデル化し、プログラム可能な方法で1量子ビット回転と2量子ビット論理演算を実装するために必要な制御工学の詳細について議論する。
これらの基本演算を用いて、5量子ビットの量子テレポーテーションプロトコルを設計し、設計した回路が電荷ノイズによってどのように影響を受けるかの単純かつ明確な分析を含むエンドツーエンドの演算を計算的に検証する。
実験によって明らかにされていない工学的な詳細から、我々はシリコン量子ドットシステムの高度なプログラム可能性を示し、電気的に定義されたシリコン量子ドット構造に基づく量子情報プロセスの潜在的な設計のための実用的なガイドラインを提供する。
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