論文の概要: Optomechanical quantum bus for donor spins in silicon
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.18764v1
- Date: Mon, 24 Mar 2025 15:12:40 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-25 14:33:49.602504
- Title: Optomechanical quantum bus for donor spins in silicon
- Title（参考訳）: シリコン中のドナースピンのための光学量子バス
- Authors: Henri Lyyra, Cliona Shakespeare, Simeoni Ahopelto, Teemu Loippo, Alberto Hijano, Reetu Inkilä, Pyry Runko, Tero T. Heikkilä, Juha T. Muhonen,
- Abstract要約: 我々は、シリコンドナースピンを光機械構造に結合させることにより、これらすべての発展をまとめることを提案する。
理論的、数値的には、これはスピン量子ビットのテレコム波長光可読化を可能にすることを示している。
また,ユニバーサルゲートセットのための2ビットゲートのゲート忠実性について検討し,今後の展開について議論する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: Silicon is the foundation of current information technology, and also a very promising platform for the future quantum information technology. This is because the silicon-based qubits exhibit some of the longest coherence times and silicon is the underlying material for advanced photonics. In addition, photonics structures in silicon can be used to define optomechanical cavities where the vibrations of nanoscale mechanical resonators can be probed down to the quantum level with laser light. Here, we propose to bring all these developments together by coupling silicon donor spins into optomechanical structures. We show theoretically and numerically that this allows telecom wavelength optical readout of the spin-qubits and implementing high-fidelity entangling two-qubit gates between donor spins that are spatially separated by tens of micrometers. We present an optimized geometry of the proposed device and discuss with the help of numerical simulations the predicted performance of the proposed quantum bus. We analyze the optomechanical spin readout fidelity find the optimal donor species for the strain and magnetic field gradient coupling. We also study the gate fidelity of a two-qubit gate for a universal gate set and discuss future developments.
- Abstract（参考訳）: シリコンは現在の情報技術の基盤であり、将来の量子情報技術のための非常に有望なプラットフォームでもある。
これは、シリコンベースの量子ビットが最も長いコヒーレンス時間を示すためであり、シリコンは高度なフォトニクスの基盤となる物質である。
さらに、シリコンのフォトニクス構造は、ナノスケールの機械共振器の振動をレーザー光で量子レベルまで探査できるオプトロメカニカルキャビティを定義するために用いられる。
ここでは、シリコンドナースピンを光学構造に結合させることにより、これらすべての発展をまとめることを提案する。
理論的、数値的には、これはスピン量子ビットのテレコム波長光読取を可能にし、数十マイクロメートルで空間的に分離されたドナースピン間に2量子ビットゲートを絡み合わせる高忠実性を実現することを示している。
提案手法を最適化し,提案した量子バスの予測性能を数値シミュレーションの助けを借りて検討する。
我々は、ひずみと磁場勾配のカップリングに最適なドナー種を見つけるための最適スピンリードアウト忠実度を解析した。
また,ユニバーサルゲートセットのための2ビットゲートのゲート忠実性について検討し,今後の展開について議論する。
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