通过各向异性手性相互作用实现单步高保真三量子门
介观与纳米尺度物理
2025-07-10 v2 量子物理
摘要
直接的多量子门正在成为通过减少门数和电路深度来促进近期设备上量子计算的关键因素。本文展示了可通过利用小的各向异性和手性三量子相互作用在单一步骤中实现快速且高保真的三量子门。这些相互作用自然地源于通过自旋轨道相互作用和轨道磁场的组合在最新自旋基量子硬件中产生。这些相互作用解决了仅依赖于两量子耦合的协议所固有的关键同步问题，这显著限制了门的保真度。我们通过数值仿真确认，单步三量子门在当前实验条件下可超过现有协议， potentially 实现误差 ≤ 10^{-4}，在 80-100 ns 内。为了进一步评估其性能，我们还提出了一种基于各向异性两量子相互作用并内置回声序列的替代复合三量子门序列，表明单步协议能够超过它，使其高度适用于近期量子处理器。
引用
@article{arxiv.2503.12182,
title = {Single-step high-fidelity three-qubit gates by anisotropic chiral interactions},
author = {Minh T. P. Nguyen and Maximilian Rimbach-Russ and Lieven M. K. Vandersypen and Stefano Bosco},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.12182},
year = {2025}
}
备注
24 pages, 8 figures, 1 table. Revised version incorporating referee feedbacks. Accepted for publication in Physical Review X Quantum