論文の概要: NbTiN Nanowire Resonators for Spin-Photon Coupling on Solid Neon

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.24303v1
• Date: Fri, 30 May 2025 07:31:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-02 19:47:52.832499
• Title: NbTiN Nanowire Resonators for Spin-Photon Coupling on Solid Neon
• Title（参考訳）: 固体ネオン上のスピン光子カップリング用NbTiNナノワイヤ共振器
• Authors: Y. Tian, I. Grytsenko, A. Jennings, J. Wang, H. Ikegami, X. Zhou, S. Tamate, H. Terai, H. Kutsuma, D. Jin, M. Benito, E. Kawakami,
• Abstract要約: 固体ネオン上に浮かぶ電子は、長い電荷コヒーレンス時間を示す。 NbTiN超伝導ナノワイヤ共振器は電子オンネオン系と互換性がある。 単一量子ビットでは99.99%、2量子ビットでは99.9%を超えるスピン量子ビットゲートの忠実度は、電荷のスイートスポットで天然ネオンを用いて達成できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.22135295229499427
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Electrons floating on a solid neon exhibit long charge coherence times, making them attractive for hybrid quantum systems. When combined with high-quality, high-impedance superconducting resonators and a local magnetic field gradient, this platform enables strong charge-photon and spin-charge coupling -- key ingredients for scalable spin qubit architectures. In this work, we fabricated NbTiN superconducting nanowire resonators and measured internal quality factors around $10^5$. We successfully deposited several hundred-nanometer-thick layers of solid neon, followed by gradual electron loading. The presence of neon and electrons was confirmed via resonance frequency shifts without degradation of the resonator's quality factor. These results demonstrate that NbTiN superconducting nanowire resonators are compatible with electrons-on-neon systems and suitable for future qubit experiments. We further performed a theoretical analysis of optimized micro-magnet configurations, showing that spin qubit gate fidelities exceeding 99.99% for single-qubit and 99.9% for two-qubit operations are achievable using natural neon at the charge sweet spot.
• Abstract（参考訳）: 固体ネオン上に浮かぶ電子は長い電荷コヒーレンス時間を示すため、ハイブリッド量子系には魅力的である。 高品質で高インピーダンスの超伝導共振器と局所磁場勾配を組み合わせることで、このプラットフォームは強力な電荷-光子とスピン電荷結合を可能にする。 本研究ではNbTiN超伝導ナノワイヤ共振器を作製し,内部品質係数を約10^5$で測定した。 固形ネオンの数百ナノメートル層への堆積に成功し, 徐々に電子負荷を行った。 ネオンと電子の存在は共振器の品質因子を劣化させることなく共振周波数シフトによって確認された。 これらの結果から、NbTiN超伝導ナノワイヤ共振器は電子オンネオン系と互換性があり、将来の量子ビット実験に適していることが示された。 さらに、最適化されたマイクロマグネット構成の理論解析を行い、スピン量子ビットゲート密度が1量子ビットで99.99%、2量子ビット演算で99.9%以上であることを示す。

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