論文の概要: Skyrmion Quantum Diode Prototype: Bridging Micromagnetic Simulations and Quantum Models
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.11341v1
- Date: Fri, 16 Jan 2026 14:40:35 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-19 20:21:50.527438
- Title: Skyrmion Quantum Diode Prototype: Bridging Micromagnetic Simulations and Quantum Models
- Title（参考訳）: スカイミオン量子ダイオードプロトタイプ:ブリッジング電磁シミュレーションと量子モデル
- Authors: Haowen Yang, Gerald Bissell, Han Zhong, Peter Van Kirk, Tiger Cao, Pengcheng Lu, Yingying Wu,
- Abstract要約: 我々は、スカイミオン量子ダイオードという新しいデバイスを、スカイミオン量子ビットに基づいて導入する。
提案手法は, 超伝導量子ビットにインスパイアされた量子回路モデルと, 3nm程度のスカイミオン径を達成し, 古典的マイクロマグネティックシミュレーションと組み合わせたものである。
これらの結果は,ハイブリッドスカイミオン量子プラットフォームに必要な運用可能性とスケーリング挙動の両方を確立する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.909009254578315
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Magnetic skyrmions are topologically protected spin textures known for their robustness against perturbations. Their topological stability makes them robust information carriers, ideal for tackling a key challenge in quantum computing: creating reliable, one-way links between different types of qubits. In this proof-of-concept study, we introduce a novel device - the skyrmion quantum diode - based on skyrmion qubits. Our approach combines classical micromagnetic simulations, achieving skyrmion diameters as small as 3 nm, with quantum circuit models inspired by superconducting qubits. In this work, we demonstrate: (i) unidirectional skyrmion transport via the skyrmion Hall effect in asymmetric junctions, spanning length scales from 20 nm down to 3 nm; (ii) potential compatibility with flux-tunable quantum architectures; and (iii) preliminary insights into anharmonicity in skyrmion-based qubit systems. These results establish both the operational feasibility and the scaling behavior necessary for a hybrid skyrmion-quantum platform. Our work outlines a path toward integrating skyrmion based quantum components into practical device architectures, enabling low-dissipation, unidirectional quantum information transport. This capability is crucial for scalable quantum computing, spintronic logic, and hybrid quantum systems, and opens opportunities for chipscale, pump-free isolators and directional quantum links that enhance readout fidelity, reduce cryogenic load, and support modular skyrmion-superconducting processors
- Abstract（参考訳）: 磁気スカイミオンは、摂動に対する頑丈さで知られている、トポロジカルに保護されたスピンテクスチャである。
それらのトポロジ的安定性により、堅牢な情報キャリアとなり、量子コンピューティングにおける重要な課題に取り組むのに理想的である。
この概念実証研究では、スカイミオン量子ダイオード(英語版)という新しいデバイスを、スカイミオン量子ビットに基づいて導入する。
提案手法は, 超伝導量子ビットにインスパイアされた量子回路モデルと, 3nmのスカイミオン径を達成し, 従来のマイクロマグネティックシミュレーションと組み合わせたものである。
この研究で、私たちは次のように示します。
(i)非対称接合におけるスカイミオンホール効果による一方向のスカイミオン輸送(20nmから3nmまで)
(II)フラックス可変量子アーキテクチャとの潜在的な互換性
(3)スカイミオン系量子ビット系の非調和性に関する予備的な洞察。
これらの結果は,ハイブリッドスカイミオン量子プラットフォームに必要な運用可能性とスケーリング挙動の両方を確立する。
我々の研究は、スカイミオンベースの量子コンポーネントを実用的なデバイスアーキテクチャに統合し、低損失で一方向の量子情報転送を可能にするための道筋を概説している。
この能力はスケーラブルな量子コンピューティング、スピントロニクス論理、ハイブリッド量子システムに欠かせないものであり、チップスケール、ポンプフリーアイオレータ、およびリードアウトフィディリティを高め、低温負荷を低減し、モジュラースカイミオン超伝導プロセッサをサポートする方向性量子リンクの機会を開放する。
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