論文の概要: Optimising germanium hole spin qubits with a room-temperature magnet
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.03390v1
- Date: Fri, 04 Jul 2025 08:48:57 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-08 15:46:34.713908
- Title: Optimising germanium hole spin qubits with a room-temperature magnet
- Title（参考訳）: 室温磁石を用いたゲルマニウムホールスピン量子ビットの最適化
- Authors: Cecile X. Yu, Barnaby van Straaten, Alexander S. Ivlev, Valentin John, Stefan D. Oosterhout, Lucas E. A. Stehouwer, Francesco Borsoi, Giordano Scappucci, Menno Veldhorst,
- Abstract要約: ゲルマニウムスピン量子ビットは強いスピン軌道相互作用を示し、高忠実度量子ビット制御を可能にする。
超伝導ベクトル磁石は、超微細な相互作用による劣化を最小限にするためにしばしば用いられる。
クリオスタットの外の永久磁石が代替品として使用できるかどうかを考察する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 33.7054351451505
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Germanium spin qubits exhibit strong spin-orbit interaction, which allow for high-fidelity qubit control, but also provide a strong dependence on the magnetic field. Superconducting vector magnets are often used to minimize dephasing due to hyperfine interactions and to maximize spin control, but these compromise the sample space and thus challenge scalability. Here, we explore whether a permanent magnet outside the cryostat can be used as an alternative. Operating in a hybrid mode with an internal and external magnet, we find that we can fine-tune the magnetic field to an in-plane orientation. We obtain a qubit dephasing time T2*=13 microseconds, Hahn-echo times T2H=88 microseconds, and an average single-qubit Clifford gate fidelity above 99.9%, from which we conclude that room temperature magnets allow for high qubit performance. Furthermore, we probe the qubit resonance frequency using only the external magnet, with the internal superconducting magnet switched off. Our approach may be used to scale semiconductor qubits and use the increased sample space for the integration of cryogenic control circuitry and wiring to advance to large-scale quantum processors.
- Abstract（参考訳）: ゲルマニウムスピン量子ビットは強いスピン軌道相互作用を示し、高忠実度量子ビット制御を可能にするが、磁場に強い依存を与える。
超伝導ベクトル磁石は、超微細な相互作用による劣化を最小限に抑え、スピン制御を最大化するためにしばしば使用されるが、これらはサンプル空間を乱し、拡張性に挑戦する。
ここでは, 冷凍機の外部の永久磁石を代替として利用できるか検討する。
内部磁石と外部磁石のハイブリッドモードで運転すると、磁場を平面内向きに微調整できることがわかった。
我々は,量子デファスティング時間T2*=13マイクロ秒,ハーン・エチョ時間T2H=88マイクロ秒,および平均1量子クリフォードゲート密度を99.9%以上とし,室温マグネットは高い量子ビット性能を実現すると結論付けた。
さらに、内部超伝導磁石をオフにして外部磁石のみを用いて量子ビット共鳴周波数をプローブする。
提案手法は,半導体量子ビットのスケールアップや,低温制御回路と配線の集積化のためのサンプル空間の増大による大規模量子プロセッサの高速化に有効である。
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