論文の概要: High-fidelity two-qubit gates in a 7-qubit register for quantum networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.14847v1
• Date: Fri, 12 Jun 2026 18:00:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-16 16:21:32.343031
• Title: High-fidelity two-qubit gates in a 7-qubit register for quantum networks
• Title（参考訳）: 量子ネットワーク用7量子レジスタにおける高忠実二量子ゲート
• Authors: Margriet van Riggelen, Jiwon Yun, H. Benjamin van Ommen, Tim H. Taminiau,
• Abstract要約: 光学活性な固体スピンに基づく量子ネットワークは、長距離量子通信や分散量子コンピューティングを含む量子技術を可能にする。 原子核スピンとダイヤモンドの窒素空孔中心に基づく7量子レジスタで高忠実な2量子ゲートを実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.224954637705144
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum networks based on optically active solid-state spins may enable quantum technologies including long-range quantum communication and distributed quantum computing. Network nodes containing multiple high-fidelity qubits can facilitate large-scale fault-tolerant operation. However, the stringent error thresholds remain out of reach for multi-qubit registers. In this work, we demonstrate high-fidelity two-qubit gates in a 7-qubit register, based on nuclear spins coupled to a nitrogen-vacancy (NV) center in diamond. We analyze crosstalk in highly connected spin systems, develop an efficient optimization procedure, and characterize the gates using gate set tomography. The two-qubit gate fidelities (best: 99.61(5)%, average: 99.18(2)%) demonstrate a multi-qubit register at the threshold for distributed quantum computation. Finally, as an example application, we perform a variational quantum eigensolver (VQE) simulation of the ground-state energy of H2 and LiH molecules. These results demonstrate one of the key prerequisites for scalable quantum networks based on solid-state spins.
• Abstract（参考訳）: 光学活性な固体スピンに基づく量子ネットワークは、長距離量子通信や分散量子コンピューティングを含む量子技術を可能にする。 複数の高忠実度量子ビットを含むネットワークノードは、大規模なフォールトトレラント操作を容易にする。 しかし、文字列エラー閾値は、マルチキュービットレジスタの到達範囲外である。 本研究では,ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心に結合した核スピンに基づいて,高忠実な2量子ゲートを7量子レジスタで示す。 高連結スピン系におけるクロストークの解析を行い、効率的な最適化手法を開発し、ゲートセットトモグラフィーを用いてゲートの特徴付けを行う。 2量子ゲートの忠実度(ベスト: 99.61(5)%、平均: 99.18(2)%)は、分散量子計算のしきい値におけるマルチキュービットレジスタを示す。 最後に,H2およびLiH分子の基底状態エネルギーの変動量子固有解法(VQE)シミュレーションを行う。 これらの結果は、固体スピンに基づくスケーラブル量子ネットワークの鍵となる前提条件の1つを示す。

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