論文の概要: How NOT to build control-target gates in semiconductor quantum dots and beyond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.00733v1
• Date: Sat, 01 Aug 2026 16:08:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-04 15:07:24.879737
• Title: How NOT to build control-target gates in semiconductor quantum dots and beyond
• Title（参考訳）: 半導体量子ドットの制御ターゲットゲートをどうやって構築するか
• Abstract要約: 普遍的な量子計算には、1量子ビット制御と少なくとも1つの2量子ビットゲートが必要である。 CNOT と CROT ゲートは、そのようなゲートの2つの有名な例である。
• 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: Universal quantum computation requires single-qubit control together with at least one entangling two-qubit gate. CNOT and CROT gates are two famous examples of such gates, wherein the state of one qubit (control) dictates the transformation applied to the other (target). By using a simple derivation motivated by symmetry, we show that current device architectures of semiconductor-based quantum dot devices prevent efficient implementation of a CNOT and other asymmetric control-target gates via Heisenberg exchange, Coulomb repulsion, or other interaction that is invariant under spin exchange. Guided by this general principle, we propose a heterogeneous blueprint of double quantum dot devices that enables efficient implementation of the CNOT by breaking the spin exchange symmetry. Crucially, our numerical simulations predict that this novel device blueprint can enable a single-pulse fault-tolerant 100-ns CNOT gate in isotopically purified silicon.
• Abstract（参考訳）: 普遍的な量子計算には、1量子ビット制御と少なくとも1つの2量子ビットゲートが必要である。 CNOT と CROT ゲートはそのようなゲートの2つの有名な例である。 対称性によって動機付けられた単純な導出を用いて、半導体ベースの量子ドットデバイスの現在のデバイスアーキテクチャは、スピン交換の下で不変なハイゼンベルク交換、クーロン反発、その他の相互作用を介して、CNOTや他の非対称制御ターゲットゲートの効率的な実装を妨げていることを示す。 この原理により、スピン交換対称性を破ってCNOTの効率的な実装を可能にする二重量子ドットデバイスの異種青写真を提案する。 重要なこととして、我々の数値シミュレーションは、この新しいデバイスブループリントにより、異方的に精製されたシリコンにおいて、単パルス耐故障性100-ns CNOTゲートを実現できると予測している。

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