論文の概要: Field-Free Transverse Aharonov--Bohm Phase Gate for an Orbital $l$-Qubit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.02090v1
- Date: Mon, 03 Aug 2026 11:49:05 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-04 15:07:25.51556
- Title: Field-Free Transverse Aharonov--Bohm Phase Gate for an Orbital $l$-Qubit
- Title（参考訳）: 軌道上の$l$-Qubitに対するフィールドフリー逆アハロノフ-ボーム位相ゲート
- Authors: Ju Gao, Fang Shen,
- Abstract要約: 自由空間のアハロノフ-ボームモードは、フラックス依存のアジムタル・シュルディンガー確率電流と運動軌道角運動量を持つ。
我々は、この応答を、核を除いた有限壁環状ガイドのスピン分解された保存されたディラック電流に拡張する。
閉じ込めは生き残った軌道成分を横アハロノフ-ボーム伝播相に変換することを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.9879064696481736
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Free-space Aharonov--Bohm (AB) Bessel modes are known to carry a flux-dependent azimuthal Schrödinger probability current and kinetic orbital angular momentum. We extend this response to the spin-resolved conserved Dirac current of a core-excluded finite-wall annular guide and show that confinement converts its surviving orbital component into a transverse Aharonov--Bohm (TAB) propagation phase for a straight traveling mode whose centroid path has zero projection onto $\mathbf A$. The radial-gradient current reverses under spin reversal; retaining the complete evanescent tail closes it as a boundary contribution, leaving a spin-independent orbital phase $Δφ_{ln}\propto lΦL_{\rm int}\langleρ^{-2}\rangle_{ln}/v_z$. Opposite-winding modes $|\pm l\rangle$ form a same-path qubit implementing $R_z(2δ_l)$ with differential readout and common-mode phase rejection, while direct first-order crosstalk requires the angular harmonic $m=\pm2l$. For a $100\,μ\mathrm{m}$ section with $a=20\,\mathrm{nm}$, $R=30\,\mathrm{nm}$, $E_z=10\,\mathrm{meV}$, and $|l|=10$, the sensitivity is $0.1885\,\mathrm{mrad/mG}$ and $R_z(π)$ occurs at $16.67\,\mathrm{G}$. Finite-wall confinement thus turns intrinsic azimuthal Dirac current into a guided field-free phase operation.
- Abstract（参考訳）: 自由空間 Aharonov--Bohm (AB) ベッセルモードは、流束依存のシュレーディンガー確率電流と運動軌道角運動量を持つことが知られている。
我々は、この応答を、コアを除いた有限壁環状ガイドのスピン分解されたディラック電流に拡張し、この閉じ込めは、その軌道成分を、セントロイド経路が$\mathbf A$への射影をゼロとする直線進行モードの逆アハロノフ-ボーム(TAB)伝播相に変換することを示す。
半径勾配の電流はスピン反転の下で逆転し、完全電子尾は境界寄与として閉ざされ、スピン独立な軌道相 $Δφ_{ln}\propto l\L_{\rm int}\langleρ^{-2}\rangle_{ln}/v_z$ が残る。
擬似巻きモード $|\pm l\rangle$ は、差分読み出しと共通モード位相の拒絶を伴って$R_z(2δ_l)$を実装した同一パスキュービットを形成するが、直接一階クロストークは角高調$m=\pm2l$を必要とする。
$a=20\,\mathrm{nm}$, $R=30\,\mathrm{nm}$, $E_z=10\,\mathrm{meV}$, $|l|=10$の場合、感度は$0.1885\,\mathrm{mrad/mG}$, $R_z(π)$は$16.67\,\mathrm{G}$である。
ファイナントウォール閉じ込めは、内在的なアジムタル・ディラック電流を誘導されたフィールドフリー位相演算に変換する。
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