論文の概要: A Quantum Computer Based on Donor-Cluster Arrays in Silicon
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.24749v2
- Date: Fri, 03 Oct 2025 08:32:30 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-06 12:05:48.043491
- Title: A Quantum Computer Based on Donor-Cluster Arrays in Silicon
- Title（参考訳）: シリコンのドナークラスターアレイに基づく量子コンピュータ
- Authors: Shihang Zhang, Chunhui Zhang, Guanyong Wang, Tao Xin, Guangchong Hu, Yu He, Peihao Huang,
- Abstract要約: ホスホラス(P)をドープしたスピン量子ビットはコヒーレンスに優れ、99.9%を超える高忠実な2量子ビットゲートを証明している。
核スピン量子ビットに対するスケーラブルなクラスタアレイアーキテクチャとそれに対応する制御プロトコルを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 22.78992041730778
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Significant advances in silicon spin qubits highlight the potential of silicon quantum dots for scalable quantum computing, given their compatibility with industrial fabrication and long coherence times. In particular, phosphorus (P)-doped spin qubits possess excellent coherence and have demonstrated high-fidelity two-qubit gates exceeding 99.9%. However, scaling P-donor systems is challenging due to crosstalk caused by the uniformity of individual P donors and the low tolerance for imprecise atomic placement. Stochastic placement can lead to multiple donors located within a small region (diameter <3 nm), forming a so-called donor cluster. Notably, in cluster-based systems, high-fidelity multi-qubit quantum gates and all-to-all connectivity have recently been demonstrated experimentally on nuclear spin qubits. In this work, we propose a scalable cluster-array architecture for nuclear spin qubits and a corresponding control protocol. We analyze crosstalk-induced errors, a major error source, during primitive operations under various parameters, showing that they can be suppressed through device design and control optimization. We evaluate the fidelities of intra- and inter-cluster multi-qubit gates between nuclear spins, confirming the feasibility of our architecture and establishing design requirements and parameter targets. The local all-to-all connectivity within clusters provides unique flexibility for quantum error correction. Our scalable scheme provides a path toward large-scale spin-based quantum processors.
- Abstract（参考訳）: シリコンスピン量子ビットの顕著な進歩は、産業的製造と長いコヒーレンス時間との互換性から、スケーラブルな量子コンピューティングのためのシリコン量子ドットの可能性を強調している。
特に、リン(P)をドープしたスピン量子ビットはコヒーレンスに優れ、99.9%を超える高忠実な2量子ビットゲートを証明している。
しかし、個々のPドナーの均一性と不正確な原子配置に対する耐性が低いために、Pドナーシステムのスケーリングは困難である。
確率的な配置は、小さな領域(直径<3 nm)に位置する複数のドナーにつながり、いわゆるドナークラスターを形成する。
特に、クラスタベースのシステムでは、高忠実なマルチキュービット量子ゲートとオールツーオール接続が最近核スピン量子ビットで実験的に実証されている。
本研究では,核スピン量子ビットに対するスケーラブルなクラスタアレイアーキテクチャとそれに対応する制御プロトコルを提案する。
各種パラメータ下でのプリミティブ操作において,クロストークによるエラーを解析し,デバイス設計と制御最適化により抑制可能であることを示す。
核スピン間のクラスタ内およびクラスタ間マルチキュービットゲートの忠実性を評価し、アーキテクチャの実現可能性を確認し、設計要件とパラメータターゲットを確立する。
クラスタ内の局所的なオールツーオール接続は、量子エラー訂正にユニークな柔軟性を提供する。
我々のスケーラブルなスキームは、大規模スピンベース量子プロセッサへの道筋を提供する。
関連論文リスト
- Dual-type dual-element atom arrays for quantum information processing [4.576714355493591]
本稿では,デュアル型2要素原子配列に基づく新しい量子処理アーキテクチャを提案する。
我々は、個々の量子ビットの再構成可能で高速な制御を可能にするアンサンブル支援量子演算を実証する。
本方式では,それぞれ99.5%と99.9%の忠実度を持つ単一ビットとマルチキュービットの個別処理をサポートする。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-03-21T07:00:35Z) - Extending Quantum Perceptrons: Rydberg Devices, Multi-Class Classification, and Error Tolerance [67.77677387243135]
量子ニューロモーフィックコンピューティング(QNC)は、量子計算とニューラルネットワークを融合して、量子機械学習(QML)のためのスケーラブルで耐雑音性のあるアルゴリズムを作成する
QNCの中核は量子パーセプトロン(QP)であり、相互作用する量子ビットのアナログダイナミクスを利用して普遍的な量子計算を可能にする。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-11-13T23:56:20Z) - Universal high-fidelity quantum gates for spin-qubits in diamond [0.0]
最近の実験では、マルチキュービット量子プロセッサ、光配線、基本量子誤り訂正プロトコルが実証されている。
大規模システムに対する鍵となるオープンな課題の1つは、高忠実な普遍量子ゲートを実現することである。
ダイヤモンド中の窒素空孔中心の電子スピンと核スピンによって形成される2量子系に対して、完全な高忠実ゲートを設計し、実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-03-15T19:00:02Z) - Heterogeneous integration of spin-photon interfaces with a scalable CMOS
platform [1.2253948665073315]
局所的な量子通信ネットワークを用いた汎用量子コンピューティングは、何千もの論理量子ビットを符号化するために何百万もの物理量子ビットを必要とする。
スケーラブルなハードウェアモジュールアーキテクチャであるQuantum System-on-Chip(QSoC)を紹介する。
QSoCは、低温アプリケーション専用集積回路(ASIC)に統合されたスズ空き(SnV-)スピン量子ビットを含むコンパクトな2次元アレイ「量子マイクロチップレット」(QMC)を備えている。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-08-28T04:06:11Z) - Precise control of entanglement in multinuclear spin registers coupled
to defects [0.0]
量子ネットワークは、セキュアな通信、量子センシングの強化、分散コンピューティングといった量子情報処理において必須の役割を果たす。
量子ネットワークの最も成熟し有望なプラットフォームは、ダイヤモンドの窒素空孔中心や固体の他の色中心である。
ネットワーク用途にこれらのシステムを使用する際の課題の1つは、電子と核スピンレジスタ間の絡み合いを制御的に操作することである。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-03-17T17:20:54Z) - A quantum processor based on coherent transport of entangled atom arrays [44.62475518267084]
量子プロセッサは動的で非局所的な接続を持ち、絡み合った量子ビットは高い並列性でコヒーレントに輸送されることを示す。
このアーキテクチャを用いて,クラスタ状態や7キュービットのSteane符号状態などの絡み合ったグラフ状態のプログラム生成を実現する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-07T19:00:00Z) - Universal quantum computation with symmetric qubit clusters coupled to
an environment [0.3670422696827526]
そこで我々は,量子計算トランジスタ,クェンシスタの役割をコアが担う,普遍量子計算のためのスケーラブルなスキームを提案する。
我々は、量子誤差をデコヒーレンスの主源として含み、対称性が特に非等方的量子ビット回転に弾力性を与えることを示す。
この結果の多くは、高レベルのオメガ回転不変系に一般化したり、他の対称性を持つクラスターに適応することができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-06-01T19:59:41Z) - Hardware-Efficient, Fault-Tolerant Quantum Computation with Rydberg
Atoms [55.41644538483948]
我々は中性原子量子コンピュータにおいてエラー源の完全な特徴付けを行う。
計算部分空間外の状態への原子量子ビットの崩壊に伴う最も重要なエラーに対処する,新しい,明らかに効率的な手法を開発した。
我々のプロトコルは、アルカリ原子とアルカリ原子の両方にエンコードされた量子ビットを持つ最先端の中性原子プラットフォームを用いて、近い将来に実装できる。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-05-27T23:29:53Z) - Multidimensional cluster states using a single spin-photon interface
coupled strongly to an intrinsic nuclear register [48.7576911714538]
フォトニッククラスター状態は、測定ベースの量子コンピューティングと損失耐性量子通信のための強力なリソースである。
核レジスタに強く結合した1つの効率的なスピン光子インタフェースを用いた多次元格子クラスター状態の生成を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-04-26T14:41:01Z) - Hardware-efficient error-correcting codes for large nuclear spins [62.997667081978825]
本稿では、実験的に実現可能な演算を用いて、核スピンの位相反転を補正するハードウェア効率の量子プロトコルを提案する。
結果は、修正されたスピンベースの量子ビットに対して実現可能なブループリントを提供する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-03-15T17:14:48Z) - Universal quantum computation and quantum error correction with
ultracold atomic mixtures [47.187609203210705]
長距離エンタングゲートを用いた普遍量子計算のためのプラットフォームとして、2種の超低温原子種を混合して提案する。
1つの原子種は、情報の基本単位を形成する可変長の局所化された集合スピンを実現する。
本稿では,ゴッテマン・キタエフ・プレスキル符号の有限次元バージョンについて論じ,集合スピンに符号化された量子情報を保護する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-10-29T20:17:14Z)
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。