論文の概要: Two-qubit cryo-CMOS control of a spin register in diamond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.26413v1
• Date: Mon, 19 Oct 2026 13:47:18 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-23 17:53:44.976255
• Title: Two-qubit cryo-CMOS control of a spin register in diamond
• Title（参考訳）: ダイヤモンドにおけるスピンレジスタの2量子低温CMOS制御
• Abstract要約: ユーティリティスケールの量子技術は、優れた量子プラットフォームを必要とするだけでなく、古典的な制御ハードウェアも必要である。 1つのアプローチは、高度にスケーラブルで成熟した技術であるシリコンCMOS技術の応用である。 我々は,ダイヤモンド中のNV中心における電子と核スピンの2量子制御を,ダイヤモンド量子デバイスに統合された極低温CMOS量子ビットコントローラを用いて提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Utility-scale quantum technologies will not only require a well-performing quantum platform, but also classical control hardware that is scalable, efficient, and meets the design requirements set by the quantum system of interest. One approach is the application of silicon CMOS technology, a highly scalable and mature technology, to design application-specific integrated circuits (ASIC) that are optimized for the quantum system. In this work, we present two-qubit control of electron and nuclear spins in NV centres in diamond, using a cryogenic CMOS qubit controller integrated with a diamond quantum device in a cryostat. Using Gate Set Tomography (GST) we characterize the performance of the single-qubit gates on both electron- and carbon nuclear spins, and analyze the limiting noise processes. We use dynamical decoupling to engineer a two-qubit gate, and estimate $F_\text{2q,avg} = 95(2)\%$ for the electron-nuclear two-qubit gate fidelity. Our demonstration of cryo-CMOS-driven two-qubit gates is a key step towards highly-integrated quantum devices based on colour centres.
• Abstract（参考訳）: ユーティリティスケールの量子技術は、優れた量子プラットフォームを必要とするだけでなく、スケーラブルで効率的な古典的な制御ハードウェアを必要とし、量子システムによって設定された設計要件を満たす。 1つのアプローチは、高度にスケーラブルで成熟した技術であるシリコンCMOS技術を用いて、量子システムに最適化されたアプリケーション固有の集積回路(ASIC)を設計することである。 本研究では,ダイヤモンド中のNV中心における電子と核スピンの2量子制御を,ダイヤモンド量子デバイスと一体化した低温CMOS量子ビットコントローラを用いて提案する。 ゲートセット・トモグラフィー(GST)を用いて、電子スピンと炭素スピンの両方における単一量子ゲートの性能を特徴づけ、制限ノイズ過程を分析する。 2量子ゲートを設計するために動的デカップリングを使用し、電子核二量子ゲートの忠実度に対して$F_\text{2q,avg} = 95(2)\%$を推定する。 低温CMOS駆動二量子ゲートの実証は、色中心に基づく高積分量子デバイスへの重要なステップである。

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