論文の概要: Benchmarking low-power flopping-mode spin qubit fidelities in Si/SiGe devices with alloy disorder
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.10578v1
- Date: Thu, 13 Mar 2025 17:29:30 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-14 15:51:14.199821
- Title: Benchmarking low-power flopping-mode spin qubit fidelities in Si/SiGe devices with alloy disorder
- Title（参考訳）: 合金障害を有するSi/SiGeデバイスにおける低出力フローッピングモードスピン量子ビットフィデリティのベンチマーク
- Authors: Steve M. Young, Mitchell Brickson, Jason R. Petta, N. Tobias Jacobson,
- Abstract要約: デバイスアンサンブルにおける電気駆動スピン回転の単一量子ゲート特性をシミュレートする。
単一ドットゲートの忠実度は磁気ノイズによって制限されるのに対し,フリップモードの忠実度は電荷ノイズとスピン緩和によって制限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: In the "flopping-mode" regime of electron spin resonance, a single electron confined in a double quantum dot is electrically driven in the presence of a magnetic field gradient. The increased dipole moment of the charge in the flopping mode significantly reduces the amount of power required to drive spin rotations. However, the susceptibility of flopping-mode spin qubits to charge noise, and consequently their overall performance, has not been examined in detail. In this work, we simulate single-qubit gate fidelities of electrically driven spin rotations in an ensemble of devices configured to operate in both the single-dot and flopping-mode regimes. Our model accounts for the valley physics of conduction band electrons in silicon and realistic alloy disorder in the SiGe barrier layers, allowing us to investigate device-to-device variability. We include charge and magnetic noise, as well as spin relaxation processes arising from charge noise and electron-phonon coupling. We find that the two operating modes exhibit significantly different susceptibilities to the various noise sources, with valley splitting and spin relaxation times also playing a role in their relative performance. For realistic noise strengths, we find that single-dot gate fidelities are limited by magnetic noise while flopping-mode fidelities are primarily limited by charge noise and spin relaxation. For sufficiently long spin relaxation times, flopping-mode spin operation is feasible with orders-of-magnitude lower drive power and gate fidelities that are on par with conventional single-dot electric dipole spin resonance.
- Abstract（参考訳）: 電子スピン共鳴の「浮動モード」状態では、二重量子ドットに閉じ込められた単一の電子は磁場勾配の存在下で電気的に駆動される。
フローッピングモードにおける電荷の双極子モーメントの増加はスピン回転の駆動に必要な電力を著しく減少させる。
しかし、フリップモードスピンキュービットのノイズに対する感受性、その結果、その全体的な性能は詳細には検討されていない。
本研究では、単ドットモードとフリップモードモードモードの両方で動作するように構成された装置のアンサンブルにおいて、電気的に駆動されるスピン回転の単一量子ゲート密度をシミュレートする。
我々のモデルはシリコン導電バンド電子のバレー物理学とSiGeバリア層における現実的合金障害を考慮に入れており、デバイス・デバイス間の可変性を調べることができる。
電荷ノイズと磁気ノイズ、および電荷ノイズと電子-フォノンカップリングに起因するスピン緩和過程を含む。
その結果,2つの動作モードは様々なノイズ源に対する感受性が著しく異なり,谷分割時間とスピン緩和時間も相対的な性能に寄与していることがわかった。
現実的な雑音強度では、単一ドットゲートの忠実度は磁気ノイズによって制限されるのに対し、フリップモードの忠実度は主に電荷ノイズとスピン緩和によって制限される。
十分に長いスピン緩和時間において、フロッピングモードのスピン動作は、従来の単ドット電気双極子スピン共鳴と同等の磁力とゲート忠実さで実現可能である。
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