論文の概要: Fast charge noise sensing using a spectator valley state in a singlet-triplet qubit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.14108v2
• Date: Tue, 22 Jul 2025 05:53:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-23 13:10:14.730796
• Title: Fast charge noise sensing using a spectator valley state in a singlet-triplet qubit
• Title（参考訳）: 一重項量子ビットにおけるオブザーババレー状態を用いた高速帯電ノイズセンシング
• Authors: David W. Kanaar, Yasuo Oda, Mark F. Gyure, J. P. Kestner,
• Abstract要約: 励起谷状態の1電子を持つシリコン一重項量子ビットを用いた荷電ノイズのリアルタイム検出法を提案する。 共振器の分散読み出しは、連続して古典的な交換変動の測定を可能にする。 重要なことに、このプロトコルはスピンコヒーレンスを保持し、キュービット論理ゲートと並行して実行できる。
• 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: Semiconductor spin qubits are a promising platform for quantum computing but remain vulnerable to charge noise. Accurate, in situ measurement of charge noise could enable closed-loop control and improve qubit performance. Here, we propose a method for real-time detection of charge noise using a silicon singlet-triplet qubit with one electron initialized in an excited valley state. This valley excitation acts as a spectator degree of freedom, coupled to a high-quality resonator via the exchange interaction, which is sensitive to charge-noise-induced voltage fluctuations. Dispersive readout of the resonator enables a continuous, classical measurement of exchange fluctuations during qubit operation. Signal-to-noise analysis shows that, under realistic device parameters, sub-millisecond measurement times are possible using a quantum-limited amplifier. Even without such an amplifier, similar performance is achievable with appropriately engineered resonator parameters. This approach allows the probe to monitor slow drift in exchange in real time, opening the door to feedback and feedforward strategies for maintaining high-fidelity quantum operations. Importantly, the protocol preserves spin coherence and can be run concurrently with qubit logic gates.
• Abstract（参考訳）: 半導体スピン量子ビットは量子コンピューティングにとって有望なプラットフォームであるが、電荷ノイズに弱いままである。 電荷ノイズの正確なその場測定により、クローズドループ制御が可能となり、キュービット性能が向上する。 本稿では,励起谷状態において1電子を初期化したシリコン一重項量子ビットを用いた荷電ノイズのリアルタイム検出法を提案する。 このバレー励起は、交換相互作用を介して高品質の共振器と結合し、電荷ノイズによる電圧変動に敏感なオブザータ自由度として機能する。 共振器の分散読み出しは、キュービット動作中の交換変動の連続的古典的測定を可能にする。 信号対雑音解析は、現実的なデバイスパラメータの下では、量子制限増幅器を用いてミリ秒以下の測定時間を実現できることを示している。 このような増幅器がなくても、適切に設計された共振器パラメータで同様の性能が得られる。 このアプローチにより、探査機は引き換えに遅いドリフトをリアルタイムで監視し、フィードバックへの扉を開き、高忠実度量子演算を維持するためのフィードフォワード戦略を提供する。 重要なことに、このプロトコルはスピンコヒーレンスを保持し、キュービット論理ゲートと並行して実行できる。

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