論文の概要: Quantum register based on double quantum dots in semiconductor nanowires
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.08485v1
- Date: Fri, 11 Jul 2025 11:04:07 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-14 18:03:54.329482
- Title: Quantum register based on double quantum dots in semiconductor nanowires
- Title（参考訳）: 半導体ナノワイヤにおける二重量子ドットに基づく量子レジスタ
- Authors: Vladimir Vyurkov, Leonid Fedichkin, Igor Semenikhin, Denis Drozhzhin, Konstantin Rudenko, Vladimir Lukichev,
- Abstract要約: 場の定義された二重量子ドットにおける電子空間状態に基づく普遍的な固体量子レジスタの実装について論じる。
この構造は、複数の制御電極(ゲート)を持つ電界効果トランジスタのものと似ている。
スケーラビリティは可聴性があり、高度なシリコン技術で作られた大規模量子コンピュータの可能性を開く。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: An implementation of a universal solid-state quantum register based on electron space states in field-defined double quantum dots (DQD possesses one electron in two adjacent tunnel bound dots) in an ultrathin semiconductor nanowire is discussed. To some extent, the structure resembles that of a field-effect transistor with multiple controlling electrodes (gates). Scalability is audible and it opens up a possibility of large-scale quantum computer fabricated by advanced silicon technology. Moreover, the structure could be developed into an ensemble quantum register where instead of single nanowire an array of them with common controlling electrodes and contacts is fabricated. This ensemble register is much more resistant against environment noise caused by phonons and stray charges due to averaging and compensation. It is crucial that an individual qubit consists of two DQDs. The basic states of that qubit correspond to symmetric state of one DQD and antisymmetric state of another, and vice versa. Then the quantum information can be encoded and processed without charge transfer between dots. The probability to find an electron in a dot constantly equals 1/2 thus the Coulomb interaction between DQDs is also constant. Although the Coulomb interaction is incessant, the strength of its action depends on mutual states of interacting DQDs (in-resonance or off-resonance). Therefore, a quantum algorithm could be effectuated via manipulation solely with steady and pulse gate potentials that reminds an operation of a digital integrated circuit. The final read-out of the register is performed after decoding into charge states of DQDs and a transmission of current through the wire.
- Abstract（参考訳）: 超薄型半導体ナノワイヤにおける電界定義二重量子ドット(DQDは隣接する2つのトンネル境界ドットに1つの電子を持つ)の電子空間状態に基づく普遍固体量子レジスタの実装について論じる。
この構造は、複数の制御電極(ゲート)を持つ電界効果トランジスタとある程度似ている。
スケーラビリティは可聴性があり、高度なシリコン技術で作られた大規模量子コンピュータの可能性を開く。
さらに、この構造をアンサンブル量子レジスタへと発展させ、単一のナノワイヤの代わりに共通の制御電極と接触を持つ配列を作製する。
このアンサンブルレジスタは、フォノンによる環境騒音や、平均的な補償や補償による不安定な電荷に対して、はるかに耐性がある。
個々の量子ビットが2つのDQDからなることが重要である。
その量子ビットの基本状態は、ある DQD の対称状態と別の DQD の反対称状態に対応しており、その逆も同様である。
量子情報は、ドット間の電荷移動なしに符号化され、処理される。
点中の電子を見つける確率は常に1/2と等しいので、DQD間のクーロン相互作用も一定である。
クーロン相互作用は差し迫っているが、その作用の強さは相互作用するDQD(共鳴中または共鳴外)の相互状態に依存する。
したがって、量子アルゴリズムは、デジタル集積回路の動作を思い出させる定常およびパルスゲート電位のみを操作することによって効果を得ることができる。
レジスタの最終的な読み出しは、DQDのチャージ状態に復号し、ワイヤを介して電流を伝達した後で行われる。
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