論文の概要: Microwave-Induced Cooling in Double Quantum Dots: Achieving Millikelvin Temperatures to Reduce Thermal Noise around Spin Qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.12024v4
• Date: Fri, 25 Oct 2024 20:20:14 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-11-08 05:49:00.913090
• Title: Microwave-Induced Cooling in Double Quantum Dots: Achieving Millikelvin Temperatures to Reduce Thermal Noise around Spin Qubits
• Title（参考訳）: ダブル量子ドットにおけるマイクロ波誘起冷却:スピン量子ビット付近の熱雑音低減のためのミルライルビン温度の達成
• Authors: Daryoosh Vashaee, Jahanfar Abouie,
• Abstract要約: ゲート定義量子ドット(QD)におけるスピン量子ビットは、そのスケーラビリティと長いコヒーレンス時間のために、主要な技術として出現している。 本稿では,DQDが冷媒として機能し,計算量子ビット周辺の局所フォノン環境を低減できる新しいゲート定義二重量子ドット (DQD) 冷却システムを提案する。
• 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: Spin qubits in gate-defined quantum dots (QDs) are emerging as a leading technology due to their scalability and long coherence times. However, maintaining these qubits at ultra-low temperatures typically requires complex cryogenic systems. This paper proposes a novel gate-defined double quantum dot (DQD) cooling system, where the DQDs act as refrigerants to reduce the local phonon environment around computational qubits. The cooling process occurs in two distinct stages: the first step involves microwave-induced state depopulation combined with fast cyclic detuning to transfer the DQD's population to the ground state, effectively lowering the DQD's temperature. In the second step, the cooled DQD interacts with and absorbs phonons resonant with the DQD spin energy, thereby filtering out these phonons that contribute to spin-lattice relaxation in the surrounding environment. This study focuses on the first step, presenting detailed calculations and numerical results that demonstrate the feasibility of achieving local DQD temperatures below 10 mK at a bath temperature of 1 K. The sensitivity of the cooling performance to detuning energy, magnetic field strength, and diabatic return time is analyzed, while the phonon filtering in the second step will require further investigation.
• Abstract（参考訳）: ゲート定義量子ドット(QD)におけるスピン量子ビットは、そのスケーラビリティと長いコヒーレンス時間のために、主要な技術として出現している。 しかし、これらの量子ビットを極低温に保つには、通常複雑な低温システムが必要である。 本稿では,DQDが冷媒として機能し,計算量子ビット周辺の局所フォノン環境を低減できる新しいゲート定義二重量子ドット (DQD) 冷却システムを提案する。 冷却過程は2つの異なる段階で発生し、第1段階はマイクロ波誘起状態の非集団化と高速サイクルの非核化と組み合わせてDQDの個体群を基底状態に移動させ、事実上DQDの温度を下げる。 2番目のステップでは、冷却されたDQDはDQDスピンエネルギーと共鳴するフォノンと相互作用して吸収し、周囲の環境におけるスピン格子緩和に寄与するこれらのフォノンをフィルタリングする。 本研究は, 温度1Kで局部DQD温度を10mK以下で達成可能であることを示すための計算と数値計算を行い, 冷却性能の劣化エネルギー, 磁場強度, ダイアバティックリターン時間に対する感度を解析し, 第2ステップでのフォノンろ過にはさらなる調査が必要であることを示した。

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