論文の概要: Synchronous manipulation of nuclear spins via boron vacancy centers in hexagonal boron nitride
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.02828v1
- Date: Tue, 05 Nov 2024 06:00:20 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-06 14:58:48.672059
- Title: Synchronous manipulation of nuclear spins via boron vacancy centers in hexagonal boron nitride
- Title（参考訳）: 六方晶窒化ホウ素のホウ素空孔中心による核スピンの同期操作
- Authors: Fattah Sakuldee, Mehdi Abdi,
- Abstract要約: 我々は、六方晶窒化ホウ素(hBN)の負電荷のホウ素空孔点欠陥を取り巻く核スピンの操作を絡める方法を開発した。
背景磁場の存在下では、$hatU_z$ と $hatU_x$ の回転で核の状態を操作することができる。
我々の研究は、将来の量子技術応用においてhBNの核スピンを利用するための基盤となる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: We develop a method for entangling operations on nuclear spins surrounding a negatively charged boron vacancy (VB-center) point defect in hexagonal boron nitride (hBN). To this end, we propose to employ the electron spin of a VB-center as a control qubit. We show that in the presence of a background magnetic field and by applying control pulses one can collectively manipulate the state of the nuclei with $\hat{U}_z$ and $\hat{U}_x$ rotations. These rotations can serve for implementing the synchronous three-qubit $X$, $Z$, and the Hadamard gates. Through our numerical analyses considering realistic system parameters and the decoherence effects, we demonstrate that these gates can be executed with high fidelities. Furthermore, as an example for the application of our toolbox, we utilize these collective gates to prepare the highly entangled GHZ states among the three nuclear spins with a fidelity of $0.99$. By including the electron decoherence effects we find that the relative deviations of the gate fidelities from the noisy terms are negligibly small, proving the noise-resilience of our protocols. Our work can serve as the groundstone for exploiting the nuclear spins in hBN in future quantum technological applications.
- Abstract（参考訳）: 六方晶窒化ホウ素(hBN)における負電荷のホウ素空孔(VB中心)点欠陥を取り巻く核スピンの操作を絡める方法を開発した。
そこで本研究では,VB中心の電子スピンを制御量子ビットとして用いることを提案する。
背景磁場の存在下で、制御パルスを適用することにより、核の状態を$\hat{U}_z$と$\hat{U}_x$回転で一括操作できることを示す。
これらのローテーションは、同期3ビットの$X$、$Z$、およびアダマールゲートを実装するのに役立つ。
現実的なシステムパラメータとデコヒーレンス効果を考慮した数値解析により,これらのゲートが高忠実度で実行可能であることを示す。
さらに、ツールボックスの適用例として、これらの集合ゲートを用いて、99ドルの忠実度を持つ3つの核スピンのうち、非常に絡み合ったGHZ状態を作成する。
電子デコヒーレンス効果を含めることで、ノイズ項からのゲートフィラリティの相対偏差は無視できないほど小さく、我々のプロトコルのノイズ耐性が証明される。
我々の研究は、将来の量子技術応用においてhBNの核スピンを利用するための基盤となる。
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