論文の概要: Solid-state qubits in moire superlattices
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.04904v1
- Date: Fri, 06 Dec 2024 10:00:24 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-09 15:55:19.214691
- Title: Solid-state qubits in moire superlattices
- Title（参考訳）: モアレ超格子における固体量子ビット
- Authors: Zhigang Song, Péter Udvarhelyi, Yidan Wang, Prineha Narang,
- Abstract要約: 我々は、量子ビットの有望なプラットフォームとして、ツイストした二層膜のモワール超格子を導入する。
モワール超格子はモワール超格子の中で同じ局在量子井戸を育む。
提案した量子ビットは従来の固体量子ビットシステムよりも大きな利点を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1828728627363618
- License:
- Abstract: Qubits are the fundamental units in quantum computing, but they are also pivotal for advancements in quantum communication and sensing. Currently, there are a variety of platforms for qubits, including cold atoms, superconducting circuits, point defects, and semiconductor quantum dots. In these systems, each qubit requires individual preparation, making identical replication a challenging task. Constructing and maintaining stable, scalable qubits remains a formidable challenge, especially for solid-state qubits. The race to identify the best one remains inconclusive, making the search for new qubits a welcome endeavor. Our study introduces moir\'e superlattices of twisted bilayer materials as a promising platform for qubits due to their tunability, natural patterns, and extensive materials library. Our first-principles calculations reveal that when the twist angle between the two layers is sufficiently small, these materials foster identical, localized quantum wells within the moir\'e superlattices. Each quantum well accommodates a few dispersionless bands and localized states, akin to the discrete energy levels of an alkali atom. Existing experimental techniques allow for individual initialization, manipulation, and readout of the local quantum states. The vast array of 2D materials provides a multitude of potential candidates for qubit exploration in such systems. Due to their inherent scalability and uniformity, our proposed qubits present significant advantages over conventional solid-state qubit systems.
- Abstract（参考訳）: 量子ビットは量子コンピューティングの基本単位であるが、量子通信やセンシングの進歩にも重要である。
現在、冷却原子、超伝導回路、点欠陥、半導体量子ドットなど、量子ビットのための様々なプラットフォームが存在する。
これらのシステムでは、各キュービットは個々の準備を必要とし、同一の複製を困難なタスクとする。
安定でスケーラブルな量子ビットの構築と維持は、特に固体量子ビットにとって、非常に難しい課題である。
最良のものを識別するレースは決定的なままであり、新しいキュービットの探索が歓迎の努力となる。
本研究は, ツイスト二層膜のモワール超格子を, チューン性, 自然パターン, および広範な材料ライブラリーにより, 量子ビットの有望なプラットフォームとして紹介する。
我々の第一原理計算は、2つの層の間のねじれ角が十分に小さいとき、これらの物質がモワール超格子内の同じ局在量子井戸を育むことを示した。
それぞれの量子井戸は、アルカリ原子の離散エネルギーレベルに似た、いくつかの分散のないバンドと局在状態に対応している。
既存の実験技術では、局所量子状態の初期化、操作、読み出しが可能である。
膨大な2次元材料は、そのようなシステムにおける量子ビット探索の候補として、多種多様なものを提供する。
従来のソリッドステート量子ビットシステムに対して,提案した量子ビットは,その本質的にのスケーラビリティと均一性から大きな優位性を示す。
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