論文の概要: Electron readout contrast enhancement in the parallel nuclear regime of an exchange-coupled donor spin qubit system

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.14426v1
• Date: Mon, 16 Feb 2026 03:24:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-17 16:22:50.057873
• Title: Electron readout contrast enhancement in the parallel nuclear regime of an exchange-coupled donor spin qubit system
• Title（参考訳）: 交換結合型ドナースピン量子ビット系の平行核状態における電子リードアウトコントラスト増強
• Authors: Holly G. Stemp, Mark R. van Blankenstein, Benjamin Wilhelm, Serwan Asaad, Mateusz T. Mądzik, Arne Laucht, Fay E. Hudson, Andrew S. Dzurak, Kohei M. Itoh, Alexander M. Jakob, Brett C. Johnson, David N. Jamieson, Andrea Morello,
• Abstract要約: シリコン中のドナーベースのスピン量子ビットに関する最近の実験では、ドナー核を分離して2量子演算を行うために結合された電子間の交換相互作用を利用した。 このような系で一貫して観測されるが、説明されていない現象は、電子の読み出しコントラストの顕著な増加である。 本稿では, 並列核系における交換結合ドナーシステムの詳細な解析を行い, この効果の物理機構を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 28.404018926483985
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Recent experiments on donor-based spin qubits in silicon have leveraged the exchange interaction between electrons bound to separate donor nuclei to perform two-qubit operations. A consistently observed yet unexplained phenomenon in such systems is the significant increase in electron readout contrast, measured via Elzerman-style readout to a single-electron transistor (SET) island, when the donor nuclei are initialized in a parallel spin orientation compared to an anti-parallel orientation. In this work, we present a detailed analysis of the exchange-coupled donor system in the parallel nuclear regime and propose a physical mechanism for this effect. We attribute the enhanced readout contrast to an additional electron tunneling event to the SET during a single read period, when the donor nuclei are aligned in a parallel spin configuration. These insights inform strategies for improving electron readout fidelity in these systems and contribute to a more complete understanding of spin-dependent tunnelling processes in donor-based qubit architectures.
• Abstract（参考訳）: シリコン中のドナーベースのスピン量子ビットに関する最近の実験では、ドナー核を分離して2量子演算を行うために結合された電子間の交換相互作用を利用した。 このような系で一貫して観測されるが、説明されていない現象は電子の読み出しコントラストの顕著な増加であり、エルザーマン型読み出しにより単電子トランジスタ(SET)島に測定され、ドナー核は反平行方向と比較して平行スピン配向で初期化される。 本研究では, 並列核系における交換結合ドナーシステムの詳細な解析を行い, この効果の物理機構を提案する。 我々は、ドナー核が平行なスピン配置で配列されている1回の読み込み期間中に、SETに電子トンネル現象が付加されるのに対して、増強された読み出しコントラストを特徴付けている。 これらの知見は、これらのシステムにおける電子可読性を改善するための戦略を示唆し、ドナーベースの量子ビットアーキテクチャにおけるスピン依存トンネルプロセスのより完全な理解に寄与する。

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