論文の概要: In-plane optimal qubit operation with control fidelities exceeding 99 %

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.33229v1
• Date: Sun, 27 Sep 2026 05:16:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-06 02:03:51.706082
• Title: In-plane optimal qubit operation with control fidelities exceeding 99 %
• Title（参考訳）: 制御係数が99パーセントを超える平面内最適量子ビット演算
• Abstract要約: 半導体量子ドットに基づくホールスピン量子ビットは、将来の大規模量子コンピュータを構築する上で有望である。 我々は、平面ゲルマニウム量子ドットに単一ホールスピン量子ビットを報告し、電荷雑音に対する異方性について検討する。 磁場配向の最適化はスピン誘電率を低下させ,その結果,Hhn-echoコヒーレンス時間の5倍に向上し,制御不確かさの10倍近く抑制することがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 26.090425062249896
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Hole spin qubits based on semiconductor quantum dots are promising for building future large-scale quantum computers owing to their all-electrical manipulation. However, abundant physical mechanisms of valence band holes lead to anisotropic qubit properties. There is an opportunity to prolong the coherence time and achieve high-fidelity qubit manipulations. Here, we report a single-hole spin qubit in a planar germanium quantum dot and investigate its anisotropic susceptibility to charge noise under an in-plane magnetic field. By correlating the longitudinal spin-electric susceptibility with qubit coherence and control performance, we identify an optimal operating point where the sensitivity to charge noise is minimized. We find that optimizing the magnetic-field orientation reduces the spin-electric susceptibility, resulting in a five-fold enhancement of the Hahn-echo coherence time and a nearly tenfold suppression of control infidelity. At the optimal operating point, gate set tomography demonstrates the maximum gate fidelity of 99.82 %. Our finding enhances the prospects of hole spin qubits for scalable quantum information processing.
• Abstract（参考訳）: 半導体量子ドットに基づくホールスピン量子ビットは、全電気的操作による将来の大規模量子コンピュータの構築を約束している。 しかし、価帯孔の豊富な物理機構は異方性量子ビットの性質をもたらす。 コヒーレンス時間を延長し、高忠実度量子ビット操作を実現する機会がある。 本稿では,平面型ゲルマニウム量子ドットの単一ホールスピン量子ビットについて報告する。 縦方向のスピン誘電率とクビットコヒーレンスと制御性能とを相関させることで、電荷雑音に対する感度が最小となる最適動作点を同定する。 磁場配向の最適化はスピン誘電率を低下させ,その結果,Hhn-echoコヒーレンス時間の5倍に向上し,制御不確かさの10倍近く抑制することがわかった。 最適動作点では、ゲートセットトモグラフィーは99.82 %の最大ゲート忠実度を示す。 我々の発見は、スケーラブルな量子情報処理のためのホールスピン量子ビットの可能性を高める。

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