論文の概要: Design and Dynamics of High-Fidelity Two-Qubit Gates with Electrons on Helium

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.13946v1
• Date: Wed, 17 Sep 2025 13:15:13 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-18 18:41:50.850182
• Title: Design and Dynamics of High-Fidelity Two-Qubit Gates with Electrons on Helium
• Title（参考訳）: ヘリウム上に電子を持つ高忠実二量子ゲートの設計とダイナミクス
• Authors: Oskar Leinonen, Jonas B. Flaten, Stian D. Bilek, Øyvind S. Schøyen, Morten Hjorth-Jensen, Niyaz R. Beysengulov, Zachary J. Stewart, Jared D. Weidman, Angela K. Wilson,
• Abstract要約: 高速で高忠実な2ビットゲートは超流動ヘリウムシステムで実現可能であることを示す。 この研究から得られた知見により、ヘリウム上の電子を用いた2量子ゲートの実験的な実現が可能であると信じている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Systems of individual electrons electrostatically trapped on condensed noble gas surfaces have recently attracted considerable interest as potential platforms for quantum computing. The electrons form the qubits of the system, and the purity of the noble gas surface protects the relevant quantum properties of each electron. Previous work has indicated that manipulation of a confining double-well potential for electrons on superfluid helium can generate entanglement suitable for two-qubit gate operations. In this work, we incorporate a time-dependent tuning of the potential shape to further explore operation of two-qubit gates with the superfluid helium system. Through numerical time evolution, we show that fast, high-fidelity two-qubit gates can be achieved. In particular, we simulate operation of the \sqiswap and CZ gates and obtain fidelities of 0.999 and 0.996 with execution times of 2.9~ns and 9.4~ns, respectively. Furthermore, we examine the stability of these gate fidelities under non-ideal execution conditions, which reveals new properties to consider in the device design. With the insights gained from this work, we believe that an experimental realization of two-qubit gates using electrons on helium is feasible.
• Abstract（参考訳）: 凝縮した希ガス表面に静電気的に閉じ込められた個々の電子のシステムは、近年量子コンピューティングの潜在的基盤としてかなりの関心を集めている。 電子は系の量子ビットを形成し、希ガス表面の純度はそれぞれの電子の関連する量子的性質を保護する。 これまでの研究では、超流動ヘリウム上の電子の2重井戸ポテンシャルの操作は、2量子ゲート操作に適した絡み合いを生じさせることが示されている。 本研究は,超流動ヘリウムを用いた2量子ゲートの動作について,時間依存的な電位形状のチューニングを取り入れたものである。 数値時間進化により,高速かつ高忠実な2ビットゲートが実現可能であることを示す。 特に、sqiswapとCZゲートの操作をシミュレートし、それぞれ2.9〜nsと9.4〜nsの実行時間で0.999と0.996の忠実度を得る。 さらに,非理想的実行条件下でのゲート形状の安定性について検討し,デバイス設計において考慮すべき新たな特性を明らかにする。 この研究から得られた知見により、ヘリウム上の電子を用いた2量子ゲートの実験的な実現が可能であると信じている。

関連論文リスト

• Electron-Electron Interactions in Device Simulation via Non-equilibrium Green's Functions and the GW Approximation [71.63026504030766]
  電子-電子(e-e)相互作用は、量子輸送シミュレーションに明示的に組み込まれなければならない。 この研究は、非平衡条件下でのナノデバイスの大規模原子論的量子輸送シミュレーションを報告した最初のものである。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-12-17T15:05:33Z)
• Coulomb interaction-driven entanglement of electrons on helium [0.0]
  理論的には、2つの電子間の非スクリーンのクーロン相互作用による感情の絡み合いの発生を理論的に検討する。 我々は、ハミルトニアン模型を単一粒子のハートリー積基底に対して対角化することにより、電子の運動エネルギースペクトルとその絡み合いを計算する。 特に、ここで開発された理論ツールは、超流動ヘリウムや固体ネオンの表面上に閉じ込められた電子による将来の実験において制御パラメータの微調整と最適化に利用できる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-10-07T21:40:20Z)
• Tomography of entangling two-qubit logic operations in exchange-coupled donor electron spin qubits [26.72272277499726]
  量子プロセッサは高忠実な普遍量子論理演算を必要とする。 ドナー結合電子スピン間の絡み合いは今のところ証明されていない。 これらの結果は、ドナーベースの量子コンピュータのスケールアップに必要な基盤となる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-09-27T07:58:37Z)
• Topological Josephson Junctions in the Integer Quantum Hall Regime [42.408991654684876]
  チューニング可能なジョセフソン接合(TJJ)は、異常なジョセフソン効果と位相量子絶縁体応用を研究する上で望ましいプラットフォームである。 本稿では、整数量子ホール(IQH)と超伝導体の物理を組み合わせることで、頑健で静電気的に調整可能なTJJを提案する。 スケーラブルでロバストなAndreev-qubitプラットフォームへの特に関連性があり、また効率的な位相電池でもある。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-11-04T16:45:07Z)
• Two-qubit gate in neutral atoms using transitionless quantum driving [0.0]
  中立原子系はゲートベースの量子コンピューティングを実現するための有望なプラットフォームとして機能する。 超伝導系や閉じ込められたイオンのような競合するプラットフォームの背後にある2ビットのゲートフィデリティラグが絡み合う。 我々は、中性原子に対するRydberg-blockade機構に基づく高速で頑健で高忠実な制御Zゲートを提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-06-17T17:51:49Z)
• Experimental Realization of Nonadiabatic Holonomic Single-Qubit Quantum Gates with Two Dark Paths in a Trapped Ion [41.36300605844117]
  共振駆動を持つ4レベル系をベースとした171mathrmYb+$イオンを捕捉した2つの暗い経路に非断熱型ホロノミック単一量子ゲートを示す。 現在の実験技術では、非自明なホロノミック2量子ビット量子ゲートも実現可能である。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-01-19T06:57:50Z)
• Conditional quantum operation of two exchange-coupled single-donor spin qubits in a MOS-compatible silicon device [48.7576911714538]
  シリコンナノエレクトロニクスデバイスは、99.9%以上の忠実度を持つ単一量子ビット量子論理演算をホストすることができる。 イオン注入によりシリコン中に導入された単一のドナー原子に結合した電子のスピンに対して、量子情報は1秒近く保存することができる。 ここでは、シリコンに埋め込まれた31ドルPドナーの交換結合対における電子スピン量子ビットの条件付きコヒーレント制御を実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-06-08T11:25:16Z)
• Entanglement generation via power-of-SWAP operations between dynamic electron-spin qubits [62.997667081978825]
  表面音響波(SAW)は、圧電材料内で動く量子ドットを生成することができる。 動的量子ドット上の電子スピン量子ビットがどのように絡み合うかを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-01-15T19:00:01Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。