論文の概要: Phonon Dephasing, Entanglement and Exchange-Only Toffoli Gate Sequence in Quantum Dot Spin Chains
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.14735v2
- Date: Mon, 21 Oct 2024 03:10:40 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-11-06 21:12:18.907767
- Title: Phonon Dephasing, Entanglement and Exchange-Only Toffoli Gate Sequence in Quantum Dot Spin Chains
- Title（参考訳）: 量子ドットスピン鎖におけるフォノンデファス、エンタングル、交換オンリートフォリゲート配列
- Authors: Guanjie He,
- Abstract要約: 量子ドットスピン鎖システムは、量子シミュレーションと集合電子の挙動の研究に不可欠である。
第1章では、拡張されたハバードモデル、二重量子ドットシステム、電子-フォノンカップリングに焦点を当てた重要な概念を紹介している。
第3章では、拡張ハバードモデルによって記述された多電子量子ドットスピンチェーンの絡み合いエントロピーについて検討する。
第4章はハイゼンベルクモデルで定義された9スピン9量子ドット系の操作列を探索する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: The quantum dot spin chain system is vital for quantum simulation and studying collective electron behaviors, necessitating an understanding of its mechanisms and control protocols. Chapter 1 introduces key concepts, focusing on the extended Hubbard model, double quantum dot systems, and electron-phonon coupling. Chapter 2 explores electron-phonon coupling in multielectron double quantum dots under unbiased and biased scenarios via detuning variations. In the unbiased case, dephasing due to electron-phonon coupling generally increases with more electrons in the right dot; this trend is inconsistent in the biased case, suggesting potential advantages of multielectron quantum dots under certain conditions. Chapter 3 investigates entanglement entropy in a multielectron quantum dot spin chain described by the extended Hubbard model. Local and pairwise entanglement are influenced by Coulomb interactions, tunneling strengths, electronic configurations, and site potential energies. The entanglement diagram reveals phase transitions significantly impacted by coupling strength ratios and potential energy variations; adjusting the potential energy of a specific dot critically influences ground state configurations and entanglement entropy. Chapter 4, inspired by the decoherence-free subspace concept, explores operation sequences in a nine-spin, nine-quantum-dot system defined by the Heisenberg model, with bases determined by total angular momentum quantum numbers. Employing the Krotov method of quantum optimal control, we identify a more efficient pulse-level operation sequence for an exchange-only quantum dot spin chain, offering a superior alternative to conventional quantum gate decomposition and potentially enhancing the development of more concise quantum algorithm representations.
- Abstract（参考訳）: 量子ドットスピンチェインシステムは、量子シミュレーションや集合電子の挙動の研究に不可欠であり、その機構や制御プロトコルを理解する必要がある。
第1章では、拡張されたハバードモデル、二重量子ドットシステム、電子-フォノンカップリングに焦点を当てた重要な概念を紹介している。
第2章では、多電子二重量子ドットにおける電子-フォノンカップリングについて、偏りのない、偏りのないシナリオ下での研究を行っている。
偏りのない場合、電子-フォノンカップリングによる強調は、一般的に右点のより多くの電子で増加するが、この傾向は偏りのない場合と矛盾し、特定の条件下での多電子量子ドットの潜在的な利点を示唆している。
第3章では、拡張ハバードモデルによって記述された多電子量子ドットスピンチェーンの絡み合いエントロピーについて検討する。
局所的および対的絡み合いはクーロン相互作用、トンネル強度、電子配置、サイトポテンシャルエネルギーの影響を受けている。
エンタングルメント図は、結合強度比とポテンシャルエネルギーの変動によって著しく影響を受ける相転移を明らかにし、特定の点のポテンシャルエネルギーを調整することは、基底状態の配置とエンタングルメントのエントロピーに重大な影響を及ぼす。
第4章は、非コヒーレンスな部分空間の概念に触発され、ハイゼンベルクモデルによって定義される9スピン9量子ドット系の演算列を、全角運動量量子数で決定される基底で探索する。
量子最適制御のクロトフ法を用いて、交換のみの量子ドットスピンチェーンに対するより効率的なパルスレベル演算シーケンスを特定し、従来の量子ゲート分解よりも優れた代替手段を提供し、より簡潔な量子アルゴリズム表現の開発を促進する可能性がある。
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