論文の概要: Fast quantum gates for exchange-only qubits using simultaneous exchange pulses
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.05843v1
- Date: Mon, 9 Sep 2024 17:45:17 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-10 13:36:22.900261
- Title: Fast quantum gates for exchange-only qubits using simultaneous exchange pulses
- Title（参考訳）: 同時交換パルスを用いた交換専用量子ビットの高速量子ゲート
- Authors: Irina Heinz, Felix Borjans, Matthew Curry, Roza Kotlyar, Florian Luthi, Mateusz T. Mądzik, Fahd A. Mohiyaddin, Nathaniel Bishop, Guido Burkard,
- Abstract要約: 本稿では,同時交換パルスを用いた単一量子ゲートと2量子ゲートの実装を高速化することを目的とする。
単一量子ゲートを高速に実行可能なパルス列を導入し、2量子ゲートにおける3つのスピンのサブシーケンスがより少ないステップで実装可能であることを示す。
- 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: The benefit of exchange-only qubits compared to other spin qubit types is the universal control using only voltage controlled exchange interactions between neighboring spins. As a compromise, qubit operations have to be constructed from non-orthogonal rotation axes of the Bloch sphere and result in rather long pulsing sequences. This paper aims to develop a faster implementation of single-qubit and two-qubit gates using simultaneous exchange pulses. We introduce pulse sequences in which single-qubit gates could be executed faster and show that subsequences on three spins in two-qubit gates could be implemented in fewer steps. Our findings can particularly speed up gate sequences for realistic idle times between sequential pulses and we show that this advantage increases with more interconnectivity of the quantum dots. We further demonstrate how a phase operation can introduce a relative phase between the computational and some of the leakage states, which can be advantageous for the construction of two-qubit gates. In addition to our theoretical analysis, we experimentally demonstrate and characterize a simultaneous exchange implementation of $X$ rotations in a SiGe quantum dot device and compare to the state of the art with sequential exchange pulses.
- Abstract（参考訳）: 交換専用量子ビットの利点は、隣接するスピン間の電圧制御された交換相互作用のみを用いた普遍的な制御である。
妥協として、クォービット演算はブロッホ球の非直交回転軸から構成されなければならない。
本稿では,同時交換パルスを用いた単一量子ゲートと2量子ゲートの実装を高速化することを目的とする。
単一量子ゲートを高速に実行可能なパルス列を導入し、2量子ゲートにおける3つのスピンのサブシーケンスがより少ないステップで実装可能であることを示す。
我々の発見は、特に、シーケンシャルパルス間の現実的なアイドル時間におけるゲートシーケンスを高速化することができ、量子ドットのより相互接続性を高めることで、この利点が増大することを示す。
さらに、位相演算が2量子ゲートの構築に有利な計算と漏れ状態の相対位相を導入することを実証する。
理論解析の他に、SiGe量子ドットデバイスにおける$X$回転の同時交換実装を実験的に実証し、その特性をシーケンシャル交換パルスと比較した。
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