論文の概要: Coherence Protection for Mobile Spin Qubits in Silicon
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.09179v2
- Date: Wed, 11 Feb 2026 17:15:19 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-02-12 15:03:20.127132
- Title: Coherence Protection for Mobile Spin Qubits in Silicon
- Title（参考訳）: シリコン中の移動スピン量子のコヒーレンス保護
- Authors: Jan A. Krzywda, Yuta Matsumoto, Maxim De Smet, Larysa Tryputen, Sander L. de Snoo, Sergey V. Amitonov, Evert van Nieuwenburg, Giordano Scappucci, Lieven M. K. Vandersypen,
- Abstract要約: モバイルスピンキュービットは、効率的な量子エラー補正と緩和されたデバイスレイアウトの制約のための柔軟な接続を約束するが、その生存性は輸送中のスピンコヒーレンスを保存することに依存している。
ここでは、スピンシャットリング中の系統的なノイズ緩和を線形2,8$Si/SiGe量子ドットデバイスで示す。
典型的なゲートおよびリードアウト演算を超える時間スケール上のコヒーレンスを保存することで、実証された戦略は、スケーラブルなシリコン量子プロセッサのための実行可能なソリューションとして移動スピン量子ビットを確立する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Mobile spin qubit architectures promise flexible connectivity for efficient quantum error correction and relaxed device layout constraints, but their viability rests on preserving spin coherence during transport. While shuttling transforms spatial disorder into time-dependent noise, its net impact on spin coherence remains an open question. Here we demonstrate systematic noise mitigation during spin shuttling in a linear $^{28}$Si/SiGe quantum dot device. First, by passively reducing magnetic field gradients, we minimize charge-noise coupling to the spin and double the spatially averaged dephasing time $T_2^*(x_n)$ from $4.4$ to $8.5\,μ\text{s}$. Next, we exploit motional narrowing by periodically shuttling the qubit, achieving a further enhancement in coherence time up to $T_{2}^{*,sh} = 11.5\,μ\text{s}$. Finally, we incorporate dynamical decoupling techniques while periodically shuttling over distances exceeding $200\,\text{nm}$, reaching $T_\text{2}^{H,sh}= 32\,μ\text{s}$. For the same setup, we demonstrate that dressed-state shuttling provides robust protection against low-frequency noise with a decay time $T_R^{\text{sh}} = 21\,μ\text{s}$, without the overhead of pulsed control and allowing protection during one-way spin transport. By preserving coherence over timescales exceeding typical gate and readout operations, the demonstrated strategies establish mobile spin qubits as a viable solution for scalable silicon quantum processors.
- Abstract（参考訳）: 移動体スピンキュービットアーキテクチャは、効率的な量子エラー補正と緩和されたデバイスレイアウト制約のための柔軟な接続を約束するが、その生存性は輸送中のスピンコヒーレンスを保存することに依存している。
シャットリングは空間障害を時間依存ノイズに変換するが、スピンコヒーレンスに対するその純影響は未解決の問題である。
ここでは、線形$^{28}$Si/SiGe量子ドットデバイスにおけるスピンシャットリング中の系統的なノイズ緩和を示す。
第一に、磁場勾配を受動的に減少させることで、スピンへの電荷-ノイズ結合を最小化し、空間平均デファーズ時間$T_2^*(x_n)$を4.4$から8.5\,μ\text{s}$に2倍にする。
次に、周期的に量子ビットを閉じることにより運動的絞り込みを利用し、コヒーレンス時間を最大11.5\,μ\text{s}$に拡張する。
最後に,200\,\text{nm}$を超える距離を周期的にシャットダウンしながら,動的デカップリング手法を組み込んで,T_\text{2}^{H,sh}=32\,μ\text{s}$とする。
同じセットアップでは、パルス制御のオーバーヘッドを伴わず、一方方向スピン輸送時の保護を許さずに、減衰時間$T_R^{\text{sh}} = 21\,μ\text{s}$の低周波雑音に対して、着衣状態のシャットリングが堅牢な保護を提供することを示した。
典型的なゲートおよびリードアウト演算を超える時間スケール上のコヒーレンスを保存することで、実証された戦略は、スケーラブルなシリコン量子プロセッサのための実行可能なソリューションとして移動スピン量子ビットを確立する。
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