論文の概要: Reservoir- and Measurement-free Microwave Initialization of Semiconductor Spin Qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.39415v1
• Date: Wed, 30 Sep 2026 09:55:30 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-01 18:57:27.564662
• Title: Reservoir- and Measurement-free Microwave Initialization of Semiconductor Spin Qubits
• Title（参考訳）: 半導体スピン量子ビットの貯留層・無測定マイクロ波初期化
• Abstract要約: マイクロ波とベースバンドパルスの固定シーケンスを用いてシリコンスピン量子対を実証する。 反復サイクルは、99.4%の確率で一重項関連電荷結果を生成する。 これらの結果は、半導体スピン量子ビットプロセッサのスケーラブルな制御プリミティブとして固定系列マイクロ波初期化を確立する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Scalable quantum processors require repeated qubit initialization throughout large arrays. In semiconductor spin qubits, fast initialization commonly relies on local reservoir access or measurement-based feedback, requiring dedicated infrastructure that becomes increasingly difficult to distribute as processors scale. Here, we demonstrate reservoir- and measurement-free initialization of a silicon spin-qubit pair in an industrially fabricated Si/SiGe quantum-dot device using a fixed sequence of microwave and baseband pulses. Odd spin-parity states relax to the singlet charge state, whereas blocked even spin-parity states are microwave-driven through the triplet manifold and subsequently converted to the singlet by singlet-triplet mixing and charge hybridization. Repeated cycles produce the singlet-associated charge outcome with a median probability of 99.4% across the sampled preparation states, while exchange spectroscopy independently verifies mapping to the target $|\uparrow\downarrow\rangle$ operational state. Microwave spectroscopy and time-domain measurements identify the dark-state-limited single-cycle transfer and the subsequent blockade-lifting dynamics that set the initialization time scale. The demonstrated pumping sequence uses approximately $12\,μ\mathrm{s}$ of microwave bursts and mixing dwells, while we project sub-microsecond initialization under improved device conditions. These results establish fixed-sequence microwave initialization as a scalable control primitive for semiconductor spin-qubit processors, based on singlet-triplet physics that can be adapted to platforms with suitable Pauli-blockade transitions.
• Abstract（参考訳）: スケーラブル量子プロセッサは、大きな配列を通して繰り返し量子ビットの初期化を必要とする。 半導体スピン量子ビットでは、高速初期化は一般に局所的な貯水池アクセスや測定に基づくフィードバックに依存し、プロセッサの規模が大きくなるにつれて分散がますます困難になる専用のインフラを必要とする。 ここでは, マイクロ波およびベースバンドパルスの固定シーケンスを用いた工業製造Si/SiGe量子ドットデバイスにおいて, シリコンスピン量子ビット対の初期化と測定自由な初期化を実証する。 オッドスピンパリティ状態は一重項の電荷状態に緩和されるが、ブロックされたスピンパリティ状態でさえ三重項多様体を通してマイクロ波駆動され、その後一重項の混合と電荷ハイブリッドにより一重項に変換される。 繰り返しサイクルはサンプリングされた準備状態の中央値99.4%の確率で一重項関連電荷結果を生成するが、交換分光法は目的の$|\uparrow\downarrow\rangle$操作状態へのマッピングを独立に検証する。 マイクロ波分光と時間領域測定は、初期化時間スケールを設定する暗状態制限された単一サイクル転送とその後のブロックドリフトダイナミクスを同定する。 実験では,マイクロ波バーストと混合ドウェルの約1,12,μ\mathrm{s}$を使用し,装置条件の改善によりサブマイクロ秒初期化を計画した。 これらの結果から、半導体スピン量子ビットプロセッサのスケーラブルな制御プリミティブとして固定シーケンスマイクロ波初期化が確立される。

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