論文の概要: Proposed Five-Electron Charge Quadrupole Qubit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.06058v1
• Date: Sat, 09 Nov 2024 03:49:02 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-12 14:07:57.894072
• Title: Proposed Five-Electron Charge Quadrupole Qubit
• Title（参考訳）: 提案された5電子帯電四極子の量子ビット
• Authors: John H. Caporaletti, J. P. Kestner,
• Abstract要約: 5電子Si量子ドットの1つの電子、p様価状態によって形成されるp軌道(pO)量子ビットを提案する。 pO量子ビットは, 品質係数, ゲート速度, 読み出し速度, サイズにおいて, 明確なアドバンテージを提供することを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: A charge qubit couples to environmental electric field fluctuations through its dipole moment, resulting in fast decoherence. We propose the p orbital (pO) qubit, formed by the single electron, p-like valence states of a five-electron Si quantum dot, which couples to charge noise through the quadrupole moment. We demonstrate that the pO qubit offers distinct advantages in quality factor, gate speed, readout and size. We use a phenomenological, dipole two-level-fluctuator charge noise model to estimate a $T_2^* \sim 80$ ns. In conjunction with Rabi frequencies of order 10 GHz, an order of magnitude improvement in qubit quality factor is expected relative to state-of-the-art semiconductor spin qubits. The pO qubit features all-electrical control via modulating the dot's eccentricity. We also show how to perform two-qubit gates via the $1/r^5$ quadrupole-quadrupole interaction. We find a universal gate set using gradient ascent based control pulse optimization, subject to 10 GHz maximum allowable bandwidth and 1 ns pulse times.
• Abstract（参考訳）: 電荷量子ビットは、その双極子モーメントを通して環境電場変動に結合し、高速なデコヒーレンスをもたらす。 我々は、5電子のSi量子ドットの1つの電子、p様価状態によって形成されるp軌道(pO)量子ビットを提案し、四重極モーメントを通してノイズを充電する。 pO量子ビットは, 品質係数, ゲート速度, 読み出し速度, サイズにおいて, 明確なアドバンテージを提供することを示した。 現象論的二極性2レベル変動型電荷雑音モデルを用いて,T_2^* \sim 80$ nsを推定する。 10GHzのRabi周波数と合わせて、最先端の半導体スピン量子ビットに対して、量子ビット品質係数の桁違いの改善が期待できる。 pO量子ビットは点の偏心度を調節して全電気制御を行う。 また,1/r^5$四極子相互作用による2量子ゲートの動作について述べる。 10GHzの最大許容帯域と1nsのパルス時間を持つ勾配上昇制御パルス最適化を用いた普遍ゲートセットを求める。

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