論文の概要: Erasure conversion for singlet-triplet spin qubits enables high-performance shuttling-based quantum error correction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.10461v1
• Date: Thu, 15 Jan 2026 14:51:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-16 19:43:19.179468
• Title: Erasure conversion for singlet-triplet spin qubits enables high-performance shuttling-based quantum error correction
• Title（参考訳）: シングルトリップスピン量子ビットの消去変換による高速シャットリングに基づく量子誤り訂正
• Authors: Adam Siegel, Simon Benjamin,
• Abstract要約: 二重スピン量子ビットに基づく量子誤り訂正のためのフォールトトレラントフレームワークを提案する。 誤り訂正しきい値の2倍増加と論理誤差率の次数減少を示す。 これにより、高忠実性シャットリングと消去に基づく量子計算への実用的な経路として、シングルトリップレット符号化が確立される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Fast and high fidelity shuttling of spin qubits has been demonstrated in semiconductor quantum dot devices. Several architectures based on shuttling have been proposed; it has been suggested that singlet-triplet (dual-spin) qubits could be optimal for the highest shuttling fidelities. Here we present a fault-tolerant framework for quantum error correction based on such dual-spin qubits, establishing them as a natural realisation of erasure qubits within semiconductor architectures. We introduce a hardware-efficient leakage-detection protocol that automatically projects leaked qubits back onto the computational subspace, without the need for measurement feedback or increased classical control overheads. When combined with the XZZX surface code and leakage-aware decoding, we demonstrate a twofold increase in the error correction threshold and achieve orders-of-magnitude reductions in logical error rates. This establishes the singlet-triplet encoding as a practical route toward high-fidelity shuttling and erasure-based, fault-tolerant quantum computation in semiconductor devices.
• Abstract（参考訳）: スピン量子ビットの高速かつ高忠実なシャットリングは半導体量子ドットデバイスで実証されている。 シャットリングに基づくいくつかのアーキテクチャが提案されており、シングルトリップ(デュアルスピン)量子ビットは最も高いシャットリング忠実性に対して最適である可能性が示唆されている。 ここでは、そのような双スピン量子ビットに基づく量子誤り訂正のためのフォールトトレラントなフレームワークを提案し、半導体アーキテクチャにおける消去量子ビットの自然な実現として確立する。 ハードウェア効率のよいリーク検出プロトコルを導入し、リークしたキュービットを計測フィードバックや古典的な制御オーバーヘッドを増大させることなく、自動的に計算サブスペースに投影する。 XZZX曲面符号と漏洩認識復号とを組み合わせると、誤り訂正閾値が2倍に増加し、論理誤差率のオーダー・オブ・マグニチュード低減を実現する。 これにより、半導体デバイスにおける高忠実性シャットリングと消去に基づくフォールトトレラント量子計算への実践的な経路として、シングルト・トリップ・エンコーディングが確立される。

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