論文の概要: Resonant two-qubit gates for fermionic simulations with spin qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.13781v1
- Date: Fri, 18 Jul 2025 09:52:12 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-21 20:43:26.248658
- Title: Resonant two-qubit gates for fermionic simulations with spin qubits
- Title（参考訳）: スピン量子ビットを用いたフェルミオンシミュレーションのための共鳴2量子ゲート
- Authors: Konstantinos Tsoukalas, Alexei Orekhov, Bence Hetényi, Uwe von Lüpke, Jeth Arunseangroj, Inga Seidler, Lisa Sommer, Eoin G. Kelly, Leonardo Massai, Michele Aldeghi, Marta Pita-Vidal, Stephen W. Bedell, Stephan Paredes, Felix J. Schupp, Matthias Mergenthaler, Gian Salis, Andreas Fuhrer, Patrick Harvey-Collard,
- Abstract要約: ベースバンドと共振交換駆動を組み合わせた単一パルスを用いたスピン量子ビットにおけるfSimゲートセットの実装法を示す。
このアプローチはゲート長を最小化し、振幅を駆動し、デコヒーレンスとクロストークを緩和する。
本結果は,スピンベース量子プロセッサのための汎用的で効率的な2量子ゲートセットへの実用的な経路を確立するものである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In gate-defined semiconductor spin qubits, the highly tunable Heisenberg exchange interaction is leveraged to implement fermionic two-qubit gates such as CZ and SWAP. However, the broader family of fermionic simulation (fSim) gates remains unexplored, and has the potential to enhance the performance of near-term quantum simulation algorithms. Here, we demonstrate a method to implement the fSim gate set in spin qubits using a single pulse combining baseband and resonant exchange drives. This approach minimizes gate duration and drive amplitude, mitigating decoherence and crosstalk. We validate its effectiveness by realizing a resonant iSWAP gate between two hole spins in germanium, achieving a fidelity of 93.8(5)% extracted with interleaved randomized benchmarking. Quantum process tomography confirms accurate gate calibration and identifies qubit decoherence as the dominant error source. Our results establish a practical route toward a versatile and efficient two-qubit gate set for spin-based quantum processors.
- Abstract（参考訳）: ゲート定義半導体スピン量子ビットでは、高度に調整可能なハイゼンベルク交換相互作用を利用して、CZやSWAPのようなフェルミオン2量子ビットゲートを実装する。
しかし、より広範なフェルミオンシミュレーション(fSim)ゲートのファミリーは未探索のままであり、短期量子シミュレーションアルゴリズムの性能を高める可能性がある。
本稿では、ベースバンドと共振交換駆動を組み合わせた単一パルスを用いたスピン量子ビットにおけるfSimゲートセットの実装法を示す。
このアプローチはゲート長を最小化し、振幅を駆動し、デコヒーレンスとクロストークを緩和する。
我々は、ゲルマニウムの2つのホールスピン間の共振iSWAPゲートを実現し、インターリーブドランダム化ベンチマークにより93.85%の忠実度を得ることにより、その有効性を検証する。
量子プロセストモグラフィーは正確なゲートキャリブレーションを確認し、クビットデコヒーレンスを主な誤差源として同定する。
本結果は,スピンベース量子プロセッサのための汎用的で効率的な2量子ゲートセットへの実用的な経路を確立するものである。
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