論文の概要: Smooth velocity shuttling for suppressing valley excitations in disordered Si/SiGe quantum dots
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.01541v1
- Date: Mon, 01 Jun 2026 01:42:52 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-02 21:34:29.780859
- Title: Smooth velocity shuttling for suppressing valley excitations in disordered Si/SiGe quantum dots
- Title（参考訳）: 歪んだSi/SiGe量子ドットにおける谷励起抑制のための滑らかな速度シャットリング
- Authors: Ryo Nagai, Takashi Takemoto, Hiroyuki Mizuno,
- Abstract要約: ケイ素量子ビットでは、非断熱的なバレー状態への遷移はスピンデファス化を引き起こす。
本稿では,これらの谷の励起を抑えるためのスムーズな速度遮断プロトコルを提案する。
我々の結果は、この単純かつ制御レベルな速度整形が、高忠実度スピン輸送への堅牢な経路を提供することを示す。
- 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: Coherent electron shuttling is a key requirement for realizing scalable silicon quantum computing architectures. However, in silicon qubits, the existence of nearly degenerate conduction-band valleys poses a significant challenge because non-adiabatic transitions to excited valley states cause spin dephasing via spin-valley mixing. In this paper, we propose a smooth velocity shuttling protocol to suppress these valley excitations. By mapping the time-domain design of the shuttling velocity profile onto the design problem of window functions in signal processing, we establish an analytical and intuitive design guideline that does not require computationally expensive numerical optimization. We demonstrate that the high-frequency sidelobes of the shuttling velocity spectrum can be effectively suppressed by applying a frequency-modulated gate voltage based on the Tukey window. Through numerical simulations incorporating realistic spatial randomness of the valley landscape, we show that the proposed smooth velocity control significantly reduces the average spin infidelity in the moderate-to-low disorder regime ($|Δ_0|/σ_Δ\simeq \mathcal{O}(1)$). Furthermore, we clarify that in devices designed with a large deterministic valley coupling $|Δ_0|$, combining it with this smoothing technique improves robustness against valley disorder. Our results underscore that this simple, control-level velocity shaping provides a robust pathway toward high-fidelity spin transport in large-scale silicon quantum processors.
- Abstract（参考訳）: コヒーレント電子シャットリングはスケーラブルなシリコン量子コンピューティングアーキテクチャを実現する上で重要な要件である。
しかし、シリコン量子ビットでは、非断熱的なバレー状態への遷移がスピンバレー混合によるスピンデファス化を引き起こすため、ほぼ縮退した伝導帯谷の存在が大きな課題となる。
本稿では,これらの谷の励起を抑制するためのスムーズな速度遮断プロトコルを提案する。
信号処理におけるウィンドウ関数の設計問題に対して,シャットリング速度プロファイルの時間領域設計をマッピングすることにより,計算コストのかかる数値最適化を必要としない解析的かつ直感的な設計ガイドラインを確立する。
シャットリング速度スペクトルの高周波サイドローブは、タキーウィンドウに基づいて周波数変調ゲート電圧を印加することにより効果的に抑制できることを示す。
谷の景観の現実的な空間的ランダム性を取り入れた数値シミュレーションにより、提案した滑らかな速度制御は、中等度から低次障害(|Δ_0|/σ_Δ\simeq \mathcal{O}(1)$)における平均スピン不忠実性を著しく減少させることを示した。
さらに、この平滑化技術と組み合わせることで、大きな決定論的谷結合$|Δ_0|$で設計されたデバイスでは、バレー障害に対する堅牢性が向上することを明らかにした。
我々の結果は、この単純かつ制御レベルな速度整形が、大規模シリコン量子プロセッサにおける高忠実度スピン輸送への堅牢な経路を提供することを示した。
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