論文の概要: Scalable entanglement of nuclear spins mediated by electron exchange

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.06872v1
• Date: Mon, 10 Mar 2025 02:49:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-11 15:45:51.554382
• Title: Scalable entanglement of nuclear spins mediated by electron exchange
• Title（参考訳）: 電子交換による核スピンのスケーラブルな絡み合い
• Authors: Holly G. Stemp, Mark R. van Blankenstein, Serwan Asaad, Mateusz T. Mądzik, Benjamin Joecker, Hannes R. Firgau, Arne Laucht, Fay E. Hudson, Andrew S. Dzurak, Kohei M. Itoh, Alexander M. Jakob, Brett C. Johnson, David N. Jamieson, Andrea Morello,
• Abstract要約: 半導体における核の絡み合いの現在の実証は、核を共通の電子に結合することに頼っているが、これはスケーラブルな戦略ではない。 ここでは、シリコンデバイス内の2つのリン原子の核間の最大20ナノメートルの2ビット制御-Z論理演算を実証する。 核は、76 +/-5$%の忠実度と0.67 +/-0.05の一致でベル状態を準備し測定することによって絡み合っていることを証明した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 29.81784450632149
• License:
• Abstract: The use of nuclear spins for quantum computation is limited by the difficulty in creating genuine quantum entanglement between distant nuclei. Current demonstrations of nuclear entanglement in semiconductors rely upon coupling the nuclei to a common electron, which is not a scalable strategy. Here we demonstrate a two-qubit Control-Z logic operation between the nuclei of two phosphorus atoms in a silicon device, separated by up to 20 nanometers. Each atoms binds separate electrons, whose exchange interaction mediates the nuclear two-qubit gate. We prove that the nuclei are entangled by preparing and measuring Bell states with a fidelity of 76 +/- 5 $\%$ and a concurrence of 0.67 +/- 0.05. With this method, future progress in scaling up semiconductor spin qubits can be extended to the development of nuclear-spin based quantum computers.
• Abstract（参考訳）: 量子計算における核スピンの使用は、遠方の核間の真の量子絡みを生み出すことの難しさによって制限される。 半導体における核の絡み合いの現在の実証は、核を共通の電子に結合することに頼っているが、これはスケーラブルな戦略ではない。 ここでは、シリコンデバイス内の2つのリン原子の核間の最大20ナノメートルの2ビット制御-Z論理演算を実証する。 各原子は別々の電子を結合し、交換相互作用は核の2量子ゲートを媒介する。 核は、76 +/- 5 $\%$の忠実度と0.67 +/- 0.05の一致でベル状態を準備し測定することによって絡み合っていることを証明した。 この方法により、半導体スピン量子ビットのスケールアップの今後の進歩は、核スピンベースの量子コンピュータの開発にまで拡張できる。

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