論文の概要: The singlet-triplet and exchange-only flopping-mode spin qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.05032v1
• Date: Thu, 06 Mar 2025 23:12:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-10 12:20:45.659021
• Title: The singlet-triplet and exchange-only flopping-mode spin qubits
• Title（参考訳）: 一重項と交換のみのフリップモードスピン量子ビット
• Authors: Simon Stastny, Guido Burkard,
• Abstract要約: 超伝導マイクロ波空洞に埋め込まれた半導体ベースのスピン量子ビットは、量子ビット制御のための高速で有望なプラットフォームを構成する。 我々は、(1,0,1) - (0,1,1) [ (1,0,1,1) -- (0,1,1)] 電荷転移の近くの2つの電子が占有する3つの(4)量子ドットからなる2つの新しい浮動小数点量子ビットを提案する。 縦結合は、フラッピングモードST量子ビットと通常のフラッピングモードST量子ビットとを区別する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Semiconductor-based spin qubits embedded into a superconducting microwave cavity constitute a fast-progressing and promising platform for realizing fast and fault-tolerant qubit control with long-range two-qubit coupling. The flopping-mode spin qubit consists of a single electron in a double quantum dot; it combines a charge qubit with a spin qubit. With its strong and tunable cavity coupling, the flopping-mode qubit is proven to be well-suited for low-power qubit control and cavity-mediated long-range quantum gates. The singlet-triplet (ST) and exchange-only (EO) qubits are multi-electron realizations that go without broadband control and are protected from some types of noise, but are challenging to couple to each other and to microwave cavities. We combine the flopping-mode concept with the ST and EO qubits and propose two new flopping-mode qubits that consist of three (four) quantum dots, occupied by two (three) electrons near the (1,0,1) - (0,1,1) [(1,0,1,1) -- (0,1,1,1)] charge transition. The two-electron system augments the $ST_0$ spin qubit with a charge qubit that interacts transversally and longitudinally with a cavity. Both couplings are highly tunable, and the longitudinal coupling distinguishes the flopping-mode ST qubit from the regular flopping-mode qubit. The longitudinal coupling allows for non-dissipative universal control similar to superconducting transmon qubits. The EO flopping-mode qubit comprises four dots occupied by three electrons and opens a new possibility to perform two-qubit gates for EO qubits that are challenging to perform directly with the exchange coupling. We use input-output theory to provide means of extracting the coupling strengths from cavity transmission data.
• Abstract（参考訳）: 超伝導マイクロ波空洞に埋め込まれた半導体ベースのスピン量子ビットは、長距離2量子ビット結合による高速かつ耐障害性のある量子ビット制御を実現するための高速で有望なプラットフォームを構成する。 フリップモードのスピン量子ビットは二重量子ドット内の1つの電子から構成され、電荷量子ビットとスピン量子ビットを結合する。 強力で調整可能なキャビティカップリングにより、フリップモード量子ビットは低消費電力の量子ビット制御とキャビティを介する長距離量子ゲートに適することが証明された。 シングルトリップレット(ST)と交換専用量子ビット(EO)は、ブロードバンド制御のない多電子化であり、ある種のノイズから保護されているが、互いに結合し、マイクロ波キャビティに接続することは困難である。 フローッピングモードの概念をSTおよびEO量子ビットと組み合わせ、(1,0,1)-(0,1,1)-(1,0,1,1)-(0,1,1)-(0,1,1)-(0,1,1)-(3)-(3)電子で占有される3つの(4)量子ドットからなる2つの新しいフロッピングモード量子ビットを提案する。 2電子系は、$ST_0$のスピンキュービットをチャージキュービットで増量し、キャビティと横長に相互作用する。 どちらのカップリングも高度に調整可能であり、縦結合はフローッピングモードST量子ビットと通常のフロッピングモードST量子ビットとを区別する。 長手結合は超伝導トランスモン量子ビットと同様の非散逸的普遍制御を可能にする。 EOフリップモード量子ビットは3つの電子が占める4つのドットから構成され、交換結合を直接実行することが困難なEO量子ビットに対して2量子ゲートを実行する新たな可能性を開く。 共振器伝達データから結合強度を抽出する手段として入力出力理論を用いる。

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