Exchange-only 自旋量子点 2D 布局下的短两量子比特脉冲序列
量子物理
2025-04-10 v3 介观与纳米尺度物理
摘要
Exchange-only (EO) 自旋量子点在量子点中提供了广阔的可扩展设计布局空间。目前，关于两量子比特操作（涉及六个电子和六个量子点）的研究仅限于少数可能的配置，此前的工作缺乏对设计考量和量子纠错影响的分析。我们采用一种简单且高效的优化方法，为 CX、CZ、iSWAP、leakage-controlled CX 和 leakage-controlled CZ 两量子比特门生成完整的脉冲序列，并分析了在 450 个独特平面六点拓扑结构上的序列长度差异（最长可减少 43%）。此外，我们发现，放宽操作后自旋位置的约束可进一步降低序列长度；相反，对这些位置施加特定约束可生成在标准 CX 基础上额外成本最小的 CXSWAP 操作。我们将该脉冲库集成到英特尔量子堆栈中，并在 Tunnel Falls 芯片上针对线性连通性设备中的不同操作进行实验验证，确认其按预期工作。最后，我们探讨了这些结果对量子纠错的架构影响。我们的工作为未来可扩展量子点体系结构的硬件和软件设计提供了指导。
引用
@article{arxiv.2412.14918,
title = {Short two-qubit pulse sequences for exchange-only spin qubits in 2D layouts},
author = {Jason D. Chadwick and Gian Giacomo Guerreschi and Florian Luthi and Mateusz T. Mądzik and Fahd A. Mohiyaddin and Prithviraj Prabhu and Albert T. Schmitz and Andrew Litteken and Shavindra Premaratne and Nathaniel C. Bishop and Anne Y. Matsuura and James S. Clarke},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.14918},
year = {2025}
}
备注
17 pages, 13 figures