环境噪声对交换耦合半导体自旋量子比特纠缠保真度的影响

我们研究了磁场噪声和电荷噪声对双量子点中两个海森堡交换耦合电子自旋之间纠缠生成的影响。我们关注交换驱动的演化，在无噪声的理想情况下，该演化会将初始非纠缠的张量积态带到最大纠缠态。噪声的存在显然会对达到最大纠缠产生不利影响，我们对此进行了定量且精确的研究。为了量化噪声的影响，我们计算了双量子比特相干时间和纠缠保真度，这两者都可以从作为相互作用时间（即两个自旋之间交换耦合保持有效的时间段）函数的返回概率的模拟或测量中提取。我们对包括近期实验参数范围在内的广泛噪声强度进行了这些计算。我们发现，两种类型的噪声以定性不同的方式减少了纠缠量，并且尽管电荷噪声通常导致更快的退相干，但两种噪声在纠缠创建中的相对重要性敏感地依赖于交换耦合的强度。我们的结果可用于确定达到量子纠错阈值所需的噪声抑制水平。我们为最终达到与量子纠错阈值一致的 $>99\%$ 保真度所需的噪声约束提供了定量指导。