金刚石中电子与核自旋量子比特的高保真度纠缠门
量子物理
2025-08-07 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
受近期探索将金刚石中的氮-空位（NV）中心用作量子计算平台的实验进展所启发，我们提出了在该平台上实现快速且高保真度纠缠门的方案。通过解析与数值计算，我们证明可以利用共振与非共振跃迁之间的同步效应，通过调整门时间或驱动场来消除强驱动导致的自旋翻转错误。这使得电子自旋与一个或多个核自旋之间能够实现快速、高保真度的纠缠操作。我们研究了 NV 中心包含一个 N 原子的双量子比特系统，以及包含一个 N 原子的量子比特-量子三态系统。在这两种情况下，我们预测当以缺陷中氮原子的核自旋状态为条件寻址 NV 电子自旋时，双量子比特门的非共振驱动错误可以被完全抑制。此外，我们预测当将金刚石晶格中周围的 C 原子纳入条件逻辑时，多量子比特门的保真度可达 。
引用
@article{arxiv.2403.11553,
title = {High-Fidelity Entangling Gates for Electron and Nuclear Spin Qubits in Diamond},
author = {Regina Finsterhoelzl and Wolf-Rüdiger Hannes and Guido Burkard},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.11553},
year = {2025}
}