論文の概要: Phonon-Induced Exchange Gate Infidelities in Semiconducting Si-SiGe Spin Qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.02742v2
• Date: Wed, 6 Nov 2024 14:12:09 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-11-08 12:55:50.926050
• Title: Phonon-Induced Exchange Gate Infidelities in Semiconducting Si-SiGe Spin Qubits
• Title（参考訳）: 半導体Si-SiGeスピンビットにおけるフォノン誘起交換ゲート不均一性
• Authors: Matthew Brooks, Rex Lundgren, Charles Tahan,
• Abstract要約: Si-SiGeヘテロ構造における半導体二重量子ドットスピン量子ビットとの交換操作の忠実性を考慮する。 その結果,200-300mK以内の高温では,交換ゲートの動作はバルクフォノンで制限されていないことが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Spin-spin exchange interactions between semiconductor spin qubits allow for fast single and two-qubit gates. During exchange, coupling of the qubits to a surrounding phonon bath may cause errors in the resulting gate. Here, the fidelities of exchange operations with semiconductor double quantum dot spin qubits in a Si-SiGe heterostructure coupled to a finite temperature phonon bath are considered. By employing a master equation approach, the isolated effect of each spin-phonon coupling term may be resolved, as well as leakage errors of encoded qubit operations. As the temperature is increased, a crossover is observed from where the primary source of error is due to a phonon induced perturbation of the two electron spin states, to one where the phonon induced coupling to an excited orbital state becomes the dominant error. Additionally, it is shown that a simple trade-off in pulse shape and length can improve robustness to spin-phonon induced errors during gate operations by up to an order of magnitude. Our results suggest that for elevated temperatures within 200-300 mK, exchange gate operations are not currently limited by bulk phonons. This is consistent with recent experiments.
• Abstract（参考訳）: 半導体スピン量子ビット間のスピン-スピン交換相互作用は、高速な単一および2量子ゲートを可能にする。 交換の間、クォービットと周囲のフォノン浴のカップリングは、結果として生じるゲートに誤りを引き起こす可能性がある。 ここでは、有限温度フォノン浴に結合したSi-SiGeヘテロ構造における半導体二重量子ドットスピン量子ビットとの交換操作の忠実さを考察する。 マスター方程式を用いて、各スピンフォノン結合項の孤立効果と符号化量子ビット演算の漏れ誤差を解くことができる。 温度が上昇するにつれて、2つの電子スピン状態のフォノン誘起摂動に起因する一次誤差の源となる部分と、励起軌道状態へのフォノン誘起結合が支配的誤差となる部分との交差が観察される。 さらに, パルス形状と長さの単純なトレードオフにより, ゲート操作時のスピンフォノン誘起誤差に対して, 最大で1桁の堅牢性を向上できることが示されている。 以上の結果から,200-300mK以内の高温では,交換ゲートの動作はバルクフォノンで制限されていないことが示唆された。 これは最近の実験と一致している。

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