論文の概要: A dressed singlet-triplet qubit in germanium

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.14627v1
• Date: Fri, 24 Jan 2025 16:44:58 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-27 14:55:57.639016
• Title: A dressed singlet-triplet qubit in germanium
• Title（参考訳）: ゲルマニウムの着飾った一重項量子ビット
• Authors: Konstantinos Tsoukalas, Uwe von Lüpke, Alexei Orekhov, Bence Hetényi, Inga Seidler, Lisa Sommer, Eoin G. Kelly, Leonardo Massai, Michele Aldeghi, Marta Pita-Vidal, Nico W. Hendrickx, Stephen W. Bedell, Stephan Paredes, Felix J. Schupp, Matthias Mergenthaler, Gian Salis, Andreas Fuhrer, Patrick Harvey-Collard,
• Abstract要約: 半導体ホールスピン量子ビットでは、低磁場動作はコヒーレンス時間を延長するが、ゲート速度を比例的に減少させる。 対照的に、シングルトリップ(ST)量子ビットは、主に交換相互作用によって制御される。 GermanJ$を変調することにより、ST量子ビットの共振駆動を実現する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: In semiconductor hole spin qubits, low magnetic field ($B$) operation extends the coherence time ($T_\mathrm{2}^*$) but proportionally reduces the gate speed. In contrast, singlet-triplet (ST) qubits are primarily controlled by the exchange interaction ($J$) and can thus maintain high gate speeds even at low $B$. However, a large $J$ introduces a significant charge component to the qubit, rendering ST qubits more vulnerable to charge noise when driven. Here, we demonstrate a highly coherent ST hole spin qubit in germanium, operating at both low $B$ and low $J$. By modulating $J$, we achieve resonant driving of the ST qubit, obtaining an average gate fidelity of $99.68\%$ and a coherence time of $T_\mathrm{2}^*=1.9\,\mu$s. Moreover, by applying the resonant drive continuously, we realize a dressed ST qubit with a tenfold increase in coherence time ($T_\mathrm{2\rho}^*=20.3\,\mu$s). Frequency modulation of the driving signal enables universal control, with an average gate fidelity of $99.64\%$. Our results demonstrate the potential for extending coherence times while preserving high-fidelity control of germanium-based ST qubits, paving the way for more efficient operations in semiconductor-based quantum processors.
• Abstract（参考訳）: 半導体ホールスピン量子ビットでは、低磁場(B$)演算はコヒーレンス時間(T_\mathrm{2}^*$)を延長するが、ゲート速度を比例的に減少させる。 対照的に、シングルトリップレット(ST)量子ビットは、主に交換相互作用(J$)によって制御され、したがって、B$が低い場合でも高いゲート速度を維持することができる。 しかし、大きな$J$は、量子ビットに重要な電荷成分を導入し、駆動時に電荷ノイズに対してより脆弱なST量子ビットを発生させる。 ここでは、ゲルマニウムにおいて高いコヒーレントなSTホールスピン量子ビットを示し、低いB$と低いJ$の両方で動作する。 J$を変調することにより、ST量子ビットの共振駆動を実現し、平均ゲート忠実度99.68\%$とコヒーレンス時間$T_\mathrm{2}^*=1.9\,\mu$sを得る。 さらに、共振器駆動を連続的に適用することにより、コヒーレンス時間(T_\mathrm{2\rho}^*=20.3\,\mu$s)が10倍増加する着衣ST量子ビットを実現する。 駆動信号の周波数変調は、平均ゲート忠実度が99.64\%$の普遍的な制御を可能にする。 本研究は、ゲルマニウム系ST量子ビットの高忠実度制御を保ちながらコヒーレンス時間を延ばす可能性を示し、半導体系量子プロセッサにおけるより効率的な演算の道を開いた。

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