論文の概要: Simulation of Two-qubit Gate Variability and Fidelity of Spin Qubits Built on Nanosheet Technology

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.32030v1
• Date: Tue, 30 Jun 2026 17:55:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-02 19:56:07.580698
• Title: Simulation of Two-qubit Gate Variability and Fidelity of Spin Qubits Built on Nanosheet Technology
• Title（参考訳）: ナノシート技術を用いたスピン量子ビットの2量子ゲート可変性と忠実性のシミュレーション
• Abstract要約: 2ビットのエンタングルメントゲートの忠実度が低いことは、大規模な統合にとって重要な障壁である。 シリコン・オン・絶縁体プラットフォーム上でシリコンスピン量子2量子ゲートの最近のシミュレーションが行われた。 ナノシートベースの電荷量子ビット処理は単一量子ビット演算に限られている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7009487789080343
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Silicon spin qubits are promising for large-scale quantum-computer integration because they can fully leverage the well-developed semiconductor infrastructure. However, the low fidelity of two-qubit entanglement gates remains a key barrier to large-scale integrations. Recent simulations of silicon spin-qubit two-qubit gates have been performed on silicon-on-insulator (SOI) platforms, while nanosheet-based charge-qubit work has been limited to single-qubit operation using a two-dimensional Schrödinger approximation. In this work, we study silicon spin-qubit double quantum dots built on nanosheet technology using the Quantum Technology Computer-Aided Design (QTCAD) simulation suite to run three-dimensional Poisson and Schroedinger solvers, followed by a many-body solver to extract exchange interactions. We evaluate the exchange energy sensitivity to process and bias variations and then use QuTiP to solve the master equation for a two-qubit gate. The results show that millivolt-level bias variations at the plunger and middle barrier gates can reduce the gate fidelity below 99%, a common threshold target for many fault-tolerant quantum-computing algorithms. Gate-referred 1/f charge-noise effects are also analyzed through the resulting coherence time.
• Abstract（参考訳）: シリコンスピンキュービットは、十分に開発された半導体インフラを十分に活用できるため、大規模量子コンピュータの統合を約束している。 しかし、2ビットのエンタングルメントゲートの低忠実度は、大規模な積分の鍵となる障壁である。 最近のシリコンスピン量子2量子ゲートのシミュレーションはシリコンオン絶縁体 (SOI) プラットフォーム上で行われており、一方ナノシートベースの電荷量子ビット加工は2次元シュレーディンガー近似を用いた単一量子ビット演算に限られている。 本研究では, ナノシート技術上に構築されたシリコンスピン量子ビット二重量子ドットについて, 量子コンピュータ支援設計(QTCAD)シミュレーションスイートを用いて3次元ポアソンおよびシュレーディンガーソルバを動作させ, 交換相互作用を抽出する多体解器について検討した。 プロセスとバイアスの変動に対する交換エネルギー感度を評価し、QuTiPを用いて2量子ゲートのマスター方程式を解く。 その結果,多くのフォールトトレラント量子計算アルゴリズムの共通しきい値である99%未満のゲート忠実度を,プランジャとミドルバリアゲートのミリボルトレベルの偏差が低減できることが示唆された。 ゲート反射1/f電荷ノイズ効果もコヒーレンス時間によって解析される。

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