論文の概要: Harnessing electron motion for global spin qubit control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.12767v1
• Date: Mon, 17 Mar 2025 03:02:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-18 12:29:34.094707
• Title: Harnessing electron motion for global spin qubit control
• Title（参考訳）: 大域スピン量子ビット制御のための高調波電子運動
• Authors: Hamza Jnane, Adam Siegel, Fernando Gonzalez-Zalba,
• Abstract要約: シリコンスピン量子ビットは、スケーラブルな量子コンピュータを構築するための有望な候補である。 マイクロ波制御信号を各キュービットに ローカルに送信することは 課題です 提案手法を用いることで,最先端技術と比較して,単一ビットの忠実度を最大100倍に向上させることができることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 44.99833362998488
• License:
• Abstract: Silicon spin qubits are promising candidates for building scalable quantum computers due to their nanometre scale features. However, delivering microwave control signals locally to each qubit poses a challenge and instead methods that utilise global control fields have been proposed. These require tuning the frequency of selected qubits into resonance with a global field while detuning the rest to avoid frequency crowding. Common frequency tuning methods, such as electric-field-induced Stark shift, are insufficient to cover the frequency variability across large arrays of qubits. Here, we argue that electron motion, and especially the recently demonstrated high-fidelity shuttling, can be leveraged to enhance frequency tunability. Our conclusions are supported by numerical simulations proving its efficiency on concrete architectures such as a 2$\times$N array of qubits and the recently introduced looped pipeline architecture. Specifically, we show that the use of our schemes enables single-qubit fidelity improvements up to a factor of 100 compared to the state-of-the-art. Finally, we show that our scheme can naturally be extended to perform two-qubit gates globally.
• Abstract（参考訳）: シリコンスピン量子ビットは、ナノメートルのスケールでスケーラブルな量子コンピュータを構築するための候補として期待されている。 しかし、マイクロ波制御信号を各キュービットにローカルに配信することは困難であり、代わりにグローバル制御フィールドを利用する方法が提案されている。 これらは、選択された量子ビットの周波数を大域場との共振に調整し、残りは周波数の混雑を避けるために調整する必要がある。 電界誘起スタークシフトのような一般的な周波数チューニング手法は、大きな量子ビット配列の周波数変動をカバーするには不十分である。 ここでは、電子運動、特に最近証明された高忠実性シャットリングが周波数調整性を高めるために利用することができると論じる。 我々の結論は、2$\times$Nの量子ビット配列や最近導入されたループパイプラインアーキテクチャなどの具体的なアーキテクチャ上での効率を示す数値シミュレーションによって裏付けられている。 具体的には,本手法を用いることで,最先端技術と比較して最大100倍の性能向上が可能となることを示す。 最後に,本手法を自然に拡張してグローバルに2量子ゲートを実行できることを示す。

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