論文の概要: Engineering two-qubit gates via anisotropic exchange in germanium spin qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.16716v1
- Date: Mon, 17 Aug 2026 15:30:48 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-18 19:59:03.780981
- Title: Engineering two-qubit gates via anisotropic exchange in germanium spin qubits
- Title（参考訳）: ゲルマニウムスピン量子ビットにおける異方性交換による2量子ゲートの工学
- Abstract要約: ゲルマニウムホールスピン量子ビットは量子計算とシミュレーションのための有望で汎用的なプラットフォームである。
強いスピン軌道相互作用(SOI)は単一量子ビット$g$テンソル異方性と電気的に調整可能である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Germanium hole spin qubits are a promising and versatile platform for quantum computation and simulation. In this system, strong spin-orbit interaction (SOI) renders the single-qubit $g$-tensor anisotropic and electrically tunable, enabling operational sweet spots with reduced noise sensitivity. SOI also transforms the isotropic two-qubit exchange coupling into an anisotropic tensor whose geometry is inherited from the single-qubit $g$-tensors and spin-flip tunnelling. Here, using two hole spin qubits in a strained-germanium quantum well and full vector control of the magnetic field, we map this exchange tensor, separate it into longitudinal and transverse components, and show that they govern controlled-phase and SWAP-like dynamics, respectively. We find that the longitudinal exchange can be tuned via the magnetic field orientation from a conventional positive value, through zero, to an effectively negative one, as measured by inverted exchange-split spin transitions. The magnetic field direction thus provides continuous control over the interaction Hamiltonian: at a point of purely transverse exchange, we engineer a single-pulse baseband iSWAP, unattainable under isotropic exchange. Linking $g$-tensor geometry to exchange anisotropy establishes native Hamiltonian engineering, enabling spin-based quantum simulation and gate sets selected by the global field orientation alone.
- Abstract（参考訳）: ゲルマニウムホールスピン量子ビットは量子計算とシミュレーションのための有望で汎用的なプラットフォームである。
このシステムでは、強いスピン軌道相互作用(SOI)により、単一量子ビット$g$テンソル異方性と電気的に調整可能となり、ノイズ感度を低減した操作可能なスイートスポットが実現される。
SOIはまた、等方性2量子交換結合を1量子ビット$g$-テンソルとスピンフリップトンネルから継承される異方性テンソルに変換する。
ここでは、歪んだゲルマニウム量子井戸内の2つのホールスピン量子ビットと磁場の完全なベクトル制御を用いて、この交換テンソルをマッピングし、これを縦成分と横成分に分離し、それぞれ制御相とSWAP様のダイナミクスを管理することを示す。
逆交換スプリットスピン遷移によって測定されるように、長手交換は、従来の正の値からゼロまでの磁場配向を通して、事実上負の値に調整することができる。
したがって、磁場方向は相互作用ハミルトニアンを連続的に制御する: 純粋に逆交換の点において、等方的交換下では到達不可能な単パルスベースバンドiSWAPを設計する。
異方性交換のための$g$テンソル幾何学のリンクは、スピンベースの量子シミュレーションとグローバルフィールドの向きだけで選択されたゲートセットを可能にする、ネイティブなハミルトン工学を確立している。
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