論文の概要: All-mechanical coherence protection and fast control of a spin qubit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.13356v1
• Date: Mon, 18 Aug 2025 20:47:44 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-20 15:36:31.721288
• Title: All-mechanical coherence protection and fast control of a spin qubit
• Title（参考訳）: 全機械的コヒーレンス保護とスピン量子ビットの高速制御
• Authors: Eliza Cornell, Zhujing Xu, Zhaoyou Wang, Hana K. Warner, Eliana Mann, Michael Haas, Smarak Maity, Graham Joe, Liang Jiang, Peter Rabl, Benjamin Pingault, Marko Lončar,
• Abstract要約: フォノン量子ネットワークでは、量子情報は固体スピンによって定義された定常ノードに格納され、処理される。 超高速量子制御が可能な記録高Rabi周波数が800MHzに達することを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2491895753516362
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In a phononic quantum network, quantum information is stored and processed within stationary nodes defined by solid-state spins, and the information is routed between nodes by phonons. The phonon holds distinct advantages over its electromagnetic counterpart the photon, including smaller device footprints, reduced crosstalk, long coherence times at low temperatures, and strong interactions with both solid-state spins and electromagnetic waves. Enhanced interactions between a phononic cavity and a stationary qubit have been demonstrated in multiple platforms including superconducting qubits, spins in silicon carbide and spins in diamond. However, an outstanding issue is the compatibility between the spin's coupling to the resonant phononic cavity and the simultaneous use of pulse sequences to extend the coherence time of the spin by suppressing the low-frequency environmental noise. Here we demonstrate all-mechanical coherence protection of a solid-state spin qubit, where optical initialization, quantum operations, and readout are performed in a dressed basis that is highly immune to low-frequency noise and compatible with a phononic cavities. We additionally show record-high Rabi frequencies reaching 800 MHz, which allows for ultrafast quantum control. Our results establish a first step for high-fidelity, phonon-mediated quantum gates and represent a crucial advance toward robust on-chip quantum phononic networks.
• Abstract（参考訳）: フォノン量子ネットワークでは、量子情報は固体スピンによって定義された定常ノードに格納され、処理され、その情報はフォノンによってノード間でルーティングされる。 フォノンは、より小さなデバイスフットプリント、クロストークの低減、低温での長いコヒーレンス時間、固体スピンと電磁波の双方との強い相互作用を含む、その電磁的対する光子に対して明確な優位性を持っている。 音速キャビティと定常量子ビットの間の相互作用の強化が超伝導量子ビット、炭化ケイ素のスピン、ダイヤモンドのスピンを含む複数のプラットフォームで実証されている。 しかし、スピンの共振共振器への結合と、低周波環境雑音を抑えることでスピンのコヒーレンス時間を拡張するパルスシーケンスの同時使用との整合性は際立った問題である。 ここでは、光初期化、量子演算、読み出しを行う固体スピン量子ビットの全機械的コヒーレンス保護を、低周波雑音に強い免疫を持ち、音速キャビティと互換性のある服装で実施する。 また,超高速な量子制御を実現するために,記録高Rabi周波数が800MHzに達することを示す。 本研究は,高忠実かつフォノンを媒介とした量子ゲートの実現に向けた第一歩として,堅牢なオンチップ量子フォノンネットワークに向けた重要な進展を示すものである。

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