論文の概要: Singlet-only Always-on Gapless Exchange Qubits with Baseband Control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.18589v1
• Date: Thu, 30 Jan 2025 18:59:10 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-31 15:14:03.017613
• Title: Singlet-only Always-on Gapless Exchange Qubits with Baseband Control
• Title（参考訳）: ベースバンド制御付きシングルトオン常用ギャップレス交換ビット
• Authors: Nathan L. Foulk, Silas Hoffman, Katharina Laubscher, Sankar Das Sarma,
• Abstract要約: 4つの電子のスピンに1つの量子ビットを符号化する一重項のみの常オンギャップレス交換(SAGE)スピン量子ビットを提案する。 磁気ノイズが電荷ノイズ、コヒーレンス時間、SAGE量子ビットの単一量子ゲート不整合性で支配される場合、従来の交換のみの量子ビットに比べて桁違いに改善されることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: We propose a singlet-only always-on gapless exchange (SAGE) spin qubit that encodes a single qubit in the spins of four electrons while allowing universal baseband control. While conventional exchange-only qubits suffer from magnetic-field-gradient-induced leakage and coherent errors, for instance due to local nuclear environments and variations in the $g$-factor, the SAGE qubit subspace is protected from coherent errors due to local magnetic field gradients and leakage out of the computational subspace is energetically suppressed due to the exchange interactions between electrons being always-on. Consequently, we find that when magnetic gradient noise dominates over charge noise, coherence times and single-qubit gate infidelities of the SAGE qubit improve by an order of magnitude compared to conventional exchange-only qubits. Moreover, using realistic parameters, two-qubit gates can be performed with a single interqubit exchange pulse with times comparable in duration to conventional exchange-only qubits but with a significantly simplified pulse sequence.
• Abstract（参考訳）: 本研究では、4つの電子のスピンに1つの量子ビットを符号化し、普遍的なベースバンド制御を可能にする一重項のみの常オンギャップレス交換(SAGE)スピン量子ビットを提案する。 従来の交換専用量子ビットは、例えば局所核環境や$g$-factorの変動により、磁場の勾配やコヒーレントなエラーに悩まされるが、SAGE量子ビットのサブスペースは、局所磁場勾配によるコヒーレントなエラーから保護され、常にオンである電子間の交換相互作用により、計算サブスペースからのリークはエネルギ的に抑制される。 その結果、磁気勾配ノイズが電荷ノイズ、コヒーレンス時間、SAGE量子ビットの単一量子ゲート不整合を上回り、従来の交換のみの量子ビットに比べて桁違いに改善できることが判明した。 さらに、現実的なパラメータを用いて、従来の交換のみのキュービットに匹敵する時間で1ビット間交換パルスで2ビットゲートを実行できるが、パルスシーケンスは大幅に単純化されている。

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