論文の概要: Optimal Two-Qubit Gates for Group-IV Color-Centers in Diamond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.11340v1
• Date: Mon, 13 Apr 2026 11:40:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-14 20:13:16.506686
• Title: Optimal Two-Qubit Gates for Group-IV Color-Centers in Diamond
• Title（参考訳）: ダイヤモンドにおけるグループIVカラーセンターの最適2ビットゲート
• Authors: Jurek Frey, Katharina Senkalla, Philipp J. Vetter, Fedor Jelezko, Frank K. Wilhelm, Matthias M. Müller,
• Abstract要約: 長寿命核スピンを持つダイヤモンド中のグループIVドーパントに関連する色中心が、分散量子コンピューティングノードの主要な候補として浮上している。 長距離エンタングルメント・ディストリビューション・プロトコルの鍵となる操作は、電子スピンと核スピンの間の高速で堅牢なゲートである。 フレームワークは、グループIV量子ノードのためのスケーラブルな戦略を提供し、関連するアーキテクチャに適応することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.02798810372971691
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Color centers associated with group-IV dopants in diamond with long-lived nuclear spins have emerged as major candidates for distributed quantum computing nodes and quantum repeaters. Several proof-of-principle experiments have already been demonstrated. A key operation for long-distance entanglement-distribution protocols are fast and robust gates between the electron spin and a nuclear spin. Here, we investigate numerically for an existing experimental platform of a Germanium-vacancy (GeV) center with a strongly-coupled ${}^{13}$C spin, how such gates can be implemented via quantum optimal control. In the presence of realistic noise we investigate different parameter regimes and gate operations and obtain robust two-qubit gates with fidelities exceeding $99.9 \%$. The framework provides a scalable strategy for group-IV quantum nodes and can be adapted to related architectures.
• Abstract（参考訳）: 長寿命核スピンを持つダイヤモンド中のグループIVドーパントに関連する色中心が、分散量子コンピューティングノードや量子リピータの主要な候補として浮上している。 いくつかの実証実験が既に実証されている。 長距離エンタングルメント・ディストリビューション・プロトコルの鍵となる操作は、電子スピンと核スピンの間の高速で堅牢なゲートである。 ここでは、強い結合を持つ${}^{13}$Cスピンを持つゲルマニウム空洞(GeV)中心の既存の実験プラットフォームについて、量子最適制御によりそのようなゲートをどのように実装するかを数値的に検討する。 現実的なノイズの存在下では、異なるパラメータ状態とゲート操作を調査し、99.9 \%$を超える忠実な2量子ゲートを得る。 このフレームワークは、グループIV量子ノードのスケーラブルな戦略を提供し、関連するアーキテクチャに適応することができる。

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