論文の概要: Singlet-only always-on gapless exchange (SAGE) spin qubits: Charge noise effects and two-qubit gates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.15419v1
• Date: Thu, 16 Apr 2026 17:58:51 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-20 22:00:19.601604
• Title: Singlet-only always-on gapless exchange (SAGE) spin qubits: Charge noise effects and two-qubit gates
• Title（参考訳）: SAGEスピン量子ビット : 電荷雑音効果と2量子ゲート
• Authors: Nathan L. Foulk, Katharina Laubscher, Silas Hoffman, Sankar Das Sarma,
• Abstract要約: SAGE(Singlet-only always-on gapless exchange) スピン量子ビットは交換専用(EO)量子ビットの一種である。 本研究では1/f$の電荷雑音が存在する場合のSAGE量子ビットの性能について検討する。 本稿では,ノイズを緩和する簡単な再焦点戦略を提案する一方で,エンタングリングパルスのランプ時間の増加は非計算状態への漏れを抑制する。
• 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: Singlet-only always-on gapless exchange (SAGE) spin qubits are an alternative type of exchange-only (EO) qubits that encode a single qubit in the spins of four electrons located in four tunnel-coupled quantum dots. While conventional EO qubits are susceptible to local magnetic field gradients caused by local nuclear environments and $g$-factor variations, the SAGE qubit subspace is inherently protected from magnetic-gradient-induced Pauli errors by virtue of the singlet-only encoding, which is invariant under magnetic field gradients, and the always-on exchange couplings, which provide energetic leakage protection. However, the always-on operation simultaneously increases the qubit's sensitivity to charge noise. Here, starting from a Hubbard model describing the underlying electronic structure of the coupled quantum dots, we characterize the performance of SAGE qubits in the presence of $1/f$ charge noise that induces fluctuations in both the dot chemical potentials and the interdot tunnel couplings. We calculate SAGE idle coherence times and show that realistic CPMG-like pulse sequences can be used to significantly extend SAGE single-qubit coherence times for experimentally relevant charge noise strengths. We likewise study the fidelity of SAGE two-qubit gates in the presence of charge and magnetic noise and again propose a simple refocusing strategy to mitigate the noise, while increased ramp times of the entangling pulse suppress leakage into noncomputational states.
• Abstract（参考訳）: SAGE(Singlet-only always-on gapless exchange)は、4つのトンネル結合量子ドットにある4つの電子のスピンに1つの量子ビットを符号化する交換専用(EO)量子ビットの一種である。 従来のEO量子ビットは局所的な核環境による局所磁場勾配や$g$-factorの変動の影響を受けやすいが、SAGE量子ビットのサブスペースは磁場勾配の下で不変な一重項のみの符号化と、エネルギー的漏洩保護を提供する常時オン交換結合により本質的に磁気勾配誘起のパウリ誤差から保護されている。 しかし、常時オン動作は、電荷ノイズに対するキュービットの感度を同時に増大させる。 ここでは、結合した量子ドットの電子構造を記述するHubbardモデルから、ドット化学ポテンシャルとドット間トンネル結合の両方の変動を誘発する1/f$の電荷雑音の存在下でのSAGE量子ビットの性能を特徴付ける。 我々は,SAGEアイドルコヒーレンス時間を計算し,実測的なCPMG様パルス列を用いてSAGE単量子コヒーレンス時間を実験的に有意な電荷雑音強度に大きく拡張できることを示す。 同様に、電荷と磁気ノイズの存在下でのSAGE2量子ゲートの忠実性について検討し、また、エンタングルパルスのランプ時間の増加が非計算状態への漏れを抑制する一方で、ノイズを軽減するための簡単な再焦点戦略を提案する。

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