論文の概要: Identifying and mitigating errors in hole spin qubit readout
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.06898v1
- Date: Wed, 09 Apr 2025 13:57:26 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-10 16:14:53.678002
- Title: Identifying and mitigating errors in hole spin qubit readout
- Title（参考訳）: ホールスピン量子ビット読み出しにおける誤りの同定と軽減
- Authors: Eoin Gerard Kelly, Leonardo Massai, Bence Hetényi, Marta Pita-Vidal, Alexei Orekhov, Cornelius Carlsson, Inga Seidler, Konstantinos Tsoukalas, Lisa Sommer, Michele Aldeghi, Stephen W. Bedell, Stephan Paredes, Felix J. Schupp, Matthias Mergenthaler, Andreas Fuhrer, Gian Salis, Patrick Harvey-Collard,
- Abstract要約: 我々は、ゲルマニウム二重量子ドットホールスピン量子ビット系における二重ラッチスキームを用いて、読み出し中に生じる異なる誤差過程を分析する。
RF電荷センサ、ダブルラッチ法、最適化磁場パラメータを組み合わせることで、単発単量子状態調整・測定忠実度97.0%を達成する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: High-fidelity readout of spin qubits in semiconductor quantum dots can be achieved by combining a radio-frequency (RF) charge sensor together with spin-to-charge conversion and Pauli spin blockade. However, reaching high readout fidelities in hole spin qubits remains elusive and is complicated by a combination of site-dependent spin anisotropies and short spin relaxation times. Here, we analyze the different error processes that arise during readout using a double-latched scheme in a germanium double quantum dot hole spin qubit system. We first investigate the spin-to-charge conversion process as a function of magnetic field orientation, and configure the system to adiabatically map the $\lvert \downarrow\downarrow \rangle$ state to the only non-blockaded state. We reveal a strong dependence of the spin relaxation rates on magnetic field strength and minimize this relaxation by operating at low fields. We further characterize and mitigate the error processes that arise during the double-latching process. By combining an RF charge sensor, a double-latching process, and optimized magnetic field parameters, we achieve a single-shot single-qubit state-preparation-and-measurement fidelity of 97.0%, the highest reported fidelity for hole spin qubits. Unlike prior works and vital to usability, we simultaneously maintain universal control of both spins. These findings lay the foundation for the reproducible achievement of high-fidelity readout in hole-based spin quantum processors.
- Abstract（参考訳）: 半導体量子ドットにおけるスピン量子ビットの高忠実な読み出しは、高周波(RF)電荷センサとスピン・ツー・チャージ変換とパウリスピン遮断を組み合わせることで達成できる。
しかし、ホールスピン量子ビットにおける高い読み出し率に達することは依然として解明されておらず、サイト依存スピン異方性と短いスピン緩和時間の組み合わせによって複雑である。
ここでは、ゲルマニウム二重量子ドットホールスピン量子ビット系における二重ラッチスキームを用いて、読み出し中に生じる異なる誤差過程を分析する。
まず、磁場配向関数としてスピン-電荷変換過程を解析し、$\lvert \downarrow\downarrow \rangle$状態を非閉塞状態にアダバティカルにマッピングするシステムを構成する。
我々は、スピン緩和速度が磁場強度に強く依存していることを明らかにし、低磁場での動作によりこの緩和を最小化する。
ダブルラッチプロセス中に発生するエラープロセスを,さらに特徴付け,緩和する。
RF電荷センサ、ダブルラッチ法、最適化された磁場パラメータを組み合わせることで、ホールスピン量子ビットの最も高い報告密度である97.0%の単発単一量子ビット状態準備・測定フィリティを達成する。
従来の作業と異なり、使用性には不可欠であり、両スピンの普遍的な制御を同時に維持する。
これらの発見は、ホールベースのスピン量子プロセッサにおける高忠実な読み出しの再現可能な達成の基礎となった。
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