論文の概要: Short two-qubit pulse sequences for exchange-only spin qubits in 2D layouts
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.14918v1
- Date: Thu, 19 Dec 2024 14:54:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-20 13:29:57.683412
- Title: Short two-qubit pulse sequences for exchange-only spin qubits in 2D layouts
- Title（参考訳）: 2次元レイアウトにおける交換専用スピン量子ビットの短い2量子ビットパルス列
- Authors: Jason D. Chadwick, Gian Giacomo Guerreschi, Florian Luthi, Mateusz T. Mądzik, Fahd A. Mohiyaddin, Prithviraj Prabhu, Albert T. Schmitz, Andrew Litteken, Shavindra Premaratne, Nathaniel C. Bishop, James S. Clarke,
- Abstract要約: 量子ドット内の交換専用(EO)スピンキュービットは、スケーラブルなデバイスレイアウトを設計するための広大なデザインランドスケープを提供する。
我々は,CX,CZ,iSWAP,リーク制御CX,リーク制御CZ2量子ゲートの完全なパルス列を生成する。
私たちの研究は、スケーラブルな量子ドットアーキテクチャの将来の実装のためのハードウェアとソフトウェア設計の選択をガイドします。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7697905055533044
- License:
- Abstract: Exchange-only (EO) spin qubits in quantum dots offer an expansive design landscape for architecting scalable device layouts. The study of two-EO-qubit operations, which involve six electrons in six quantum dots, has so far been limited to a small number of the possible configurations, and previous works lack analyses of design considerations and implications for quantum error correction. Using a simple and fast optimization method, we generate complete pulse sequences for CX, CZ, iSWAP, leakage-controlled CX, and leakage-controlled CZ two-qubit gates on 450 unique planar six-dot topologies and analyze differences in sequence length (up to 43% reduction) across topology classes. In addition, we show that relaxing constraints on post-operation spin locations can yield further reductions in sequence length; conversely, constraining these locations in a particular way generates a CXSWAP operation with minimal additional cost over a standard CX. We integrate this pulse library into the Intel quantum stack and experimentally verify pulse sequences on a Tunnel Falls chip for different operations in a linear-connectivity device to confirm that they work as expected. Finally, we explore architectural implications of these results for quantum error correction. Our work guides hardware and software design choices for future implementations of scalable quantum dot architectures.
- Abstract（参考訳）: 量子ドット内の交換専用(EO)スピンキュービットは、スケーラブルなデバイスレイアウトを設計するための広大なデザインランドスケープを提供する。
6つの量子ドットに6つの電子を含む2-EO量子ビット演算の研究は、これまでのところ少数の構成に限られており、以前の研究では量子誤り訂正に関する設計上の考慮と意味の分析が欠如していた。
CX, CZ, iSWAP, リーク制御されたCX, リーク制御されたCZ2量子ビットゲートを450個のユニークな平面6ドットトポロジー上に生成し, トポロジークラス間でのシーケンス長の差(最大43%の減少)を分析する。
さらに,動作後スピン位置の制約緩和によりシーケンス長がさらに小さくなることを示す。逆に,これらの制約を特定の方法で行うと,標準CXよりも最小のコストでCXSWAP演算が生成される。
我々は、このパルスライブラリをIntel量子スタックに統合し、Tunnel Fallsチップ上のパルスシーケンスを線形接続装置で異なる操作のために実験的に検証し、期待通りに動作することを確認する。
最後に、これらの結果のアーキテクチャ的意味を量子誤り訂正のために検討する。
私たちの研究は、スケーラブルな量子ドットアーキテクチャの将来の実装のためのハードウェアとソフトウェア設計の選択をガイドします。
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