論文の概要: Noise-protected two-qubit gate using anisotropic exchange interaction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.13039v1
- Date: Fri, 13 Mar 2026 14:48:25 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-16 17:38:12.134501
- Title: Noise-protected two-qubit gate using anisotropic exchange interaction
- Title（参考訳）: 異方性交換相互作用を用いた防音2量子ゲート
- Authors: Zizheng Wu, Maximilian Rimbach-Russ,
- Abstract要約: ゲルマニウム量子ドットにホストされるホールスピン量子ビットは、スケーラブルな量子コンピューティングの候補として有望である。
本稿では,ゲルマニウムホールスピン量子ビットのギャップレス操作のための新しい2量子ゲートプロトコルを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Hole spin qubits hosted in Germanium quantum dots are promising candidates for scalable quantum computing. The strong spin-orbit interaction can enable fast and all-electrical quantum control. Furthermore, the platform can implement universal quantum control using only baseband signals, which may mitigate the impact of crosstalk and microwave-induced heating. At the same time, spin-orbit interaction gives rise to an anisotropic exchange interaction, whose potential for implementing two-qubit gates has remained largely unexplored. However, the current performance of operating a hole-based quantum computer is mostly limited by dephasing due to low-frequency charge noise. In this work, we propose a novel two-qubit gate protocol for Germanium hole spin qubits operated in the gapless regime. This gate protocol exploits the anisotropic exchange interaction between neighboring spins and utilizes a composite pulse scheme implemented solely through electrical baseband signals. Using this approach, we predict high-fidelity two-qubit controlled-Z operations that can suppress exchange-energy fluctuations, offering a pathway toward fault-tolerant semiconductor quantum processors.
- Abstract（参考訳）: ゲルマニウム量子ドットにホストされるホールスピン量子ビットは、スケーラブルな量子コンピューティングの候補として有望である。
強いスピン軌道相互作用により、高速かつ全電気的な量子制御が可能となる。
さらに、このプラットフォームはベースバンド信号のみを使用して普遍的な量子制御を実装し、クロストークとマイクロ波加熱の影響を軽減することができる。
同時に、スピン軌道相互作用は異方性交換相互作用を生じさせ、2量子ゲートを実装する可能性はほとんど未解明のままである。
しかし、ホールベースの量子コンピュータの動作の現在の性能は、低周波の電荷ノイズによる劣化によってほとんど制限されている。
本研究では,ゲルマニウムホールスピン量子ビットをギャップレスで動作させるための新しい2量子ゲートプロトコルを提案する。
このゲートプロトコルは、隣接するスピン間の異方性交換相互作用を利用し、電気ベースバンド信号のみで実装された複合パルス方式を利用する。
このアプローチを用いて, 交換エネルギー変動を抑制し, フォールトトレラントな半導体量子プロセッサへの経路を提供する高忠実性2量子制御Z演算を予測した。
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