硅自旋量子比特间腔介导iSWAP门的最优控制
介观与纳米尺度物理
2023-07-06 v1 材料科学
摘要
半导体自旋量子比特可通过超导腔耦合以产生纠缠双量子比特门。然而，此类操作的保真度会受到多种误差机制的影响，如电荷噪声与磁噪声、声子、腔损耗、向非量子比特态的跃迁，以及对于硅中的电子而言向其他谷本征态的激发。在此，我们建模了这些误差源以及谷自由度对腔介导双量子比特iSWAP门性能的影响。对于相对于每个量子比特内点间隧穿耦合而言谷分裂不够大的情况，我们发现谷激发可能成为该双量子比特门保真度的限制因素。此外，我们展示了门操作时间与各类误差源暴露之间的权衡，确定了最优工作区间以及对腔介导自旋iSWAP保真度影响最大的器件改进方案。重要的是，我们发现尽管电荷噪声与声子弛豫的影响倾向于在量子比特最具自旋特性的区间操作以减小对这些噪声源的敏感性，但超精细噪声与谷物理效应的组合将最优区间转移到具有更强有效自旋-光子耦合的电荷类量子比特，从而可使门时间尽可能短。在该区间中，主要限制在于实现门操作时需避免Landau-Zener跃迁。
引用
@article{arxiv.2208.11151,
title = {Optimal control of a cavity-mediated iSWAP gate between silicon spin qubits},
author = {Steve M. Young and N. Tobias Jacobson and Jason R. Petta},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.11151},
year = {2023}
}