論文の概要: All-electrical operation of a spin qubit coupled to a high-Q resonator
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.21484v1
- Date: Wed, 31 Jul 2024 09:48:47 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-01 12:47:12.327226
- Title: All-electrical operation of a spin qubit coupled to a high-Q resonator
- Title（参考訳）: 高Q共振器に結合したスピン量子ビットの全電動作
- Authors: Rafael S. Eggli, Taras Patlatiuk, Eoin G. Kelly, Alexei Orekhov, Gian Salis, Richard J. Warburton, Dominik M. Zumbühl, Andreas V. Kuhlmann,
- Abstract要約: シリコンフィン電界効果トランジスタに集積したホールスピン量子ビットの1.5Kにおけるコヒーレントかつ全電気的制御について報告する。
制御パルススペクトルがタンク共鳴と重なり合うとき, 広い範囲の高調波域を持つ量子ビット制御パルスがタンクを巻き上げることを示す。
これは、タンクリング振幅が量子ドットの励起状態分裂を超えると、読み出し可視性が低下する可能性がある。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Building a practical quantum processor involves integrating millions of physical qubits along with the necessary components for individual qubit manipulation and readout. Arrays of gated silicon spins offer a promising route toward achieving this goal. Optimized radio frequency resonators with high internal quality factor are based on superconducting inductors and enable fast spin readout. All-electrical spin control and gate-dispersive readout remove the need for additional device components and simplify scaling. However, superconducting high-Q tank circuits are susceptible to crosstalk induced ringup from electrical qubit control pulses, which causes fluctuations of the quantum dot potential and is suspected to degrade qubit performance. Here, we report on the coherent and all-electrical control of a hole spin qubit at 1.5K, integrated into a silicon fin field-effect transistor and connected to a niobium nitride nanowire inductor gate-sensor. Our experiments show that qubit control pulses with their broad range of higher harmonics ring up the tank when the control pulse spectrum overlaps with the tank resonance. This can cause a reduction of the readout visibility if the tank ringing amplitude exceeds the excited state splitting of the quantum dot, lifting Pauli spin blockade and thus leading to state preparation and measurement errors. We demonstrate how to circumvent these effects by engineering control pulses around the tank resonances. Importantly, we find that the ringup does not limit the spin coherence time, indicating that efficient high-Q resonators in gate-sensing are compatible with all-electrical spin control.
- Abstract（参考訳）: 実用的な量子プロセッサを構築するには、数百万の物理量子ビットと個々の量子ビット操作と読み出しに必要なコンポーネントを統合する必要がある。
ゲート状シリコンスピンの配列は、この目標を達成するための有望な経路を提供する。
内部品質係数の高い最適化無線周波数共振器は超伝導インダクタをベースとし、高速スピン読み出しを可能にする。
全電動スピン制御とゲート分散リードアウトは、追加のデバイスコンポーネントの必要性を排除し、スケーリングを簡素化する。
しかし、超伝導高Qタンク回路は、量子ドット電位の変動を引き起こし、量子ビット性能の低下を疑われる電気量子ビット制御パルスからのクロストーク誘起リングアップの影響を受けやすい。
本稿では、1.5Kのホールスピン量子ビットのコヒーレントかつ全電気的制御について報告し、シリコンフィン電界効果トランジスタに統合され、窒化ニオブナノワイヤインダクタゲートセンサに接続されている。
実験により、制御パルススペクトルがタンク共鳴と重なり合うとき、より広い範囲の高調波域を持つ量子ビット制御パルスがタンクを巻き上げることを示した。
これは、タンクリング振幅が量子ドットの励起状態分裂を超えると、読み出し可視性が低下し、パウリのスピン遮断が持ち上げられ、状態準備と測定誤差が生じる。
我々は、タンク共鳴の周囲のパルスを工学的に制御することで、これらの効果を回避する方法を実証する。
重要なことに、リングアップはスピンコヒーレンス時間を制限するものではなく、ゲートセンシングにおける効率的な高Q共振器が全電スピン制御と互換性があることが示される。
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