相干性受电荷噪声限制的 >99.9% 保真度量子点自旋量子比特
介观与纳米尺度物理
2018-03-21 v1
摘要
近期基于自旋的量子计算进展主要得益于精细的噪声源隔离，例如隔离周围的核自旋和自旋-电敏感性，以延长自旋相干时间。与此同时，多量子比特系统中可寻址的单自旋和自旋-自旋操控将需要相当大的自旋-电耦合。然而，考虑到纳米结构中的背景电荷涨落，其与增强相干性的兼容性应受到关键质疑。在此，我们实现了一个单电子自旋量子比特，其具有同位素富集的相位相干时间（20 微秒）和由外在自旋-电耦合介导的快速电控速度（高达 30 MHz）。通过快速自旋旋转，我们揭示了自由演化退相干是由电荷（而非传统的磁）噪声引起的，其特征是在七个频率数量级上呈现 1/f 谱。尽管如此，该量子比特表现出优越的性能，平均单量子比特门保真度超过 99.9%。我们的工作强烈表明，在考虑电荷噪声的前提下设计人工自旋-电耦合，是实现具有容错可控性的大规模自旋量子比特系统的一条有前景的途径。
引用
@article{arxiv.1708.01454,
title = {A >99.9%-fidelity quantum-dot spin qubit with coherence limited by charge noise},
author = {J. Yoneda and K. Takeda and T. Otsuka and T. Nakajima and M. R. Delbecq and G. Allison and T. Honda and T. Kodera and S. Oda and Y. Hoshi and N. Usami and K. M. Itoh and S. Tarucha},
journal= {arXiv preprint arXiv:1708.01454},
year = {2018}
}