論文の概要: Fidelity Analysis of Adiabatically Driven Donor Spins as Two-Qubit and Ququart Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.07586v1
- Date: Wed, 08 Jul 2026 16:09:52 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-09 22:50:30.45507
- Title: Fidelity Analysis of Adiabatically Driven Donor Spins as Two-Qubit and Ququart Systems
- Title（参考訳）: 2量子および量子系としての断熱駆動ドナースピンの忠実度解析
- Abstract要約: 本稿では,ceSi:Pドナースピンシステムについて,リークアウェアベンチマークを用いて検討する。
ドナースピンキューディットは、エンコードされたキュービット演算とは対照的に、真の演算の恩恵を受ける。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Donor spin systems host a native Hilbert space whose dimension exceeds that of a qubit, meaning they can be used as qudits. Here we study a \ce{Si{:}P} donor spin system through leakage-aware randomized benchmarking (RB) of native ququart $\mathcal{C}_4$ and encoded two-qubit $\mathcal{C}_2^{\otimes 2}$ Clifford groups. We implement adiabatic ramps to operate electron dipole spin resonance (EDSR) pulses at the ionization point, where the electron is shared halfway between the donor and the interface, and to operate electron spin resonance (ESR) pulses near the interface, motivated by the sensitivity of the effective magnetic field to charge noise at the ionization point. By placing the electron near the ionization point only during EDSR control and using sufficiently long displacement ramp durations, leakage outside the computational basis is strongly suppressed, which is crucial for optimized qudit control. We find in our analysis based on leakage RB that $\mathcal{C}_4$ consistently achieves $\sim 40$--$50\%$ lower (lower-bound) error rates $\varepsilon^{\mathrm{LB}}_\mathrm{PT}$ with respect to $\mathcal{C}_2^{\otimes 2}$, due to its reduced circuit complexity. These results indicate that donor spin qudits benefit from genuine qudit operation as opposed to imposed encoded qubit operation.
- Abstract（参考訳）: ドナースピン系は、次元が qubit の次元を超える固有ヒルベルト空間をホストする。
ここでは、ネイティブなququart $\mathcal{C}_4$とエンコードされた2-qubit $\mathcal{C}_2^{\otimes 2}$ Clifford groupのリーク対応ランダム化ベンチマーク(RB)を通して、 {ce{Si{:}P} ドナースピンシステムを研究する。
我々は、電子双極子スピン共鳴(EDSR)パルスを電離点で動作させ、電子をドナーと界面の中間で共有し、電子スピン共鳴(ESR)パルスを界面付近で動作させる。
EDSR制御中のみ電離点付近に電子を配置し、十分に長い変位ランプ期間を用いることで、計算ベース外の漏れを強く抑制し、最適化されたキュディト制御に不可欠である。
回路の複雑度が小さくなるため、回路のリーク RB では $\mathcal{C}_4$ が $\sim 40$--50\%$ の誤差率 $\varepsilon^{\mathrm{LB}}_\mathrm{PT}$ を一貫して達成している。
これらの結果から,ドナースピンキューディットはエンコードされたキュービット演算とは対照的に,真のキューディット演算の恩恵を受けることが示唆された。
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