論文の概要: High-fidelity geometric quantum gates exceeding 99.9% in germanium quantum dots
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.33251v1
- Date: Sun, 27 Sep 2026 05:52:19 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-06 01:50:38.328241
- Title: High-fidelity geometric quantum gates exceeding 99.9% in germanium quantum dots
- Title（参考訳）: ゲルマニウム量子ドットの99.9%を超える高忠実な量子ゲート
- Abstract要約: 我々はゲルマニウム量子ドット内の単一ホールスピン量子ビットを特徴付け、ゲートセットトモグラフィーを用いてその制御忠実度を特徴付ける。
最大制御係数は97.48%、99.81%、99.88%である。
雑音耐性量子ビット演算を実現するための幾何量子計算を導入する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 15.22851258420043
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Achieving high-fidelity and robust qubit manipulations is a crucial requirement for realizing faulttolerant quantum computation. Here, we demonstrate a single-hole spin qubit in a germanium quantum dot and characterize its control fidelity using gate set tomography. The maximum control fidelities reach 97.48%, 99.81%, 99.88% for the I, X/2 and Y /2 gate, respectively. These results reveal that off-resonance noise during consecutive I gates in gate set tomography sequences severely limits qubit performance. Therefore, we introduce geometric quantum computation to realize noiseresilient qubit manipulation. The geometric gate control fidelities remain above 99% across a wide range of Rabi frequencies. The maximum fidelity surpasses 99.9%. Furthermore, the fidelities of geometric X/2 and Y /2 (I) gates exceed 99% even when detuning the microwave frequency by +-2.5 MHz (+-1.2 MHz), highlighting the noise-resilient feature. These results demonstrate that geometric quantum computation is a potential method for achieving high-fidelity qubit manipulation reproducibly in semiconductor quantum computation.
- Abstract（参考訳）: 高忠実で堅牢な量子ビット操作を実現することは、フォールトトレラント量子計算を実現するための重要な要件である。
ここでは、ゲルマニウム量子ドット内の単一ホールスピン量子ビットを実演し、ゲートセットトモグラフィーを用いてその制御忠実度を特徴付ける。
最大制御係数は97.48%、99.81%、99.88%である。
これらの結果から, ゲートセットトモグラフィーの連続Iゲートにおけるオフ共振ノイズは, 量子ビット特性を著しく制限することが明らかとなった。
そこで, 雑音耐性量子ビット演算を実現するために, 幾何量子計算を導入する。
幾何学的なゲート制御の忠実度は、広範囲のラビ周波数で99%以上である。
最大忠実度は99.9%を超えている。
さらに、マイクロ波周波数を+-2.5MHz(+-1.2MHz)で調整しても、幾何学的X/2とY/2(I)ゲートの忠実度は99%を超える。
これらの結果は、量子量子計算が半導体量子計算において再現可能な高忠実な量子ビット操作を実現するための潜在的方法であることを示している。
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