論文の概要: Semiconductor Circuits for Quantum Computing with Electronic Wave Packets
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.16244v1
- Date: Mon, 21 Oct 2024 17:51:13 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-22 13:16:34.339406
- Title: Semiconductor Circuits for Quantum Computing with Electronic Wave Packets
- Title（参考訳）: 電子波パケットを用いた量子コンピューティング用半導体回路
- Authors: David Pomaranski, Ryo Ito, Ngoc Han Tu, Arne Ludwig, Andreas D. Wieck, Shintaro Takada, Nobu-Hisa Kaneko, Seddik Ouacel, Christopher Bauerle, Michihisa Yamamoto,
- Abstract要約: 固体量子半導体回路で伝播する飛行電子波パケットを利用した代替手法を提案する。
クビットはオンデマンドで作成でき、共通のハードウェア要素で操作できるため、ハードウェア要件は大幅に削減される。
このランドマークは、コンパクトでスケーラブルなアーキテクチャでフォールトトレラントな量子コンピューティングの基礎を築いた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.15729203067736897
- License:
- Abstract: Standard approaches to quantum computing require significant overhead to correct for errors. The hardware size for conventional quantum processors in solids often increases linearly with the number of physical qubits, such as for transmon qubits in superconducting circuits or electron spin qubits in quantum dot arrays. While photonic circuits based on flying qubits do not suffer from decoherence or lack of potential scalability, they have encountered significant challenges to overcome photon loss in long delay circuits. Here, we propose an alternative approach that utilizes flying electronic wave packets propagating in solid-state quantum semiconductor circuits. Using a novel time-bin architecture for the electronic wave packets, hardware requirements are drastically reduced because qubits can be created on-demand and manipulated with a common hardware element, unlike the localized approach of wiring each qubit individually. The electronic Coulomb interaction enables reliable coupling and readout of qubits. Improving upon previous devices, we realize electronic interference at the level of a single quantized mode that can be used for manipulation of electronic wavepackets. This important landmark lays the foundation for fault-tolerant quantum computing with a compact and scalable architecture based on electron interferometry in semiconductors.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングの標準的なアプローチは、エラーを修正するためにかなりのオーバーヘッドを必要とする。
固体における従来の量子プロセッサのハードウェアサイズは、超伝導回路におけるトランスモン量子ビットや量子ドットアレイにおける電子スピン量子ビットのような物理量子ビットの数とともに線形に増加することが多い。
飛行量子ビットに基づくフォトニック回路はデコヒーレンスや潜在的なスケーラビリティの欠如に悩まされないが、長い遅延回路における光子損失を克服する上で大きな課題に直面している。
そこで本研究では,固体量子半導体回路に伝播する電子パケットを利用した代替手法を提案する。
電子ウェーブパケットのための新しいタイムビンアーキテクチャを用いることで、各キュービットを個別に配線する局所的なアプローチとは異なり、キュービットをオンデマンドで作成し、共通のハードウェア要素で操作できるため、ハードウェア要件が大幅に削減される。
電子クーロン相互作用は、キュービットの信頼性の高い結合と読み出しを可能にする。
従来装置を改良し,電子ウェーブレットの操作に使用できる単一量子化モードのレベルで電子干渉を実現する。
この重要なランドマークは、半導体の電子干渉計に基づくコンパクトでスケーラブルなアーキテクチャによるフォールトトレラント量子コンピューティングの基礎を築いた。
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