URI主導の研究により、モジュール型量子情報処理の進展が期待される(URI-led study holds promise for advancing modular quantum information processing)

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2024-08-14 ロードアイランド大学(URI)

量子コンピュータは、量子ビット(量子状態を持つ電子や光子)を使って情報を処理しますが、多数の量子ビットを制御するためには高度な電子回路が必要で、スケーリングが困難です。ロードアイランド大学の研究者らは、遠距離にある量子ビットを柔軟に接続し、協調して動作させるモジュラーシステムを提案しました。このシステムは、量子ビットの周波数を一致させることなく、追加の周波数を利用してリンクを確立することで、スケーリング問題を解決する可能性があります。

<関連情報>

サイドバンドを介したパラメトリック駆動スピン量子ビットの共振器媒介相互作用 Cavity-Mediated Entanglement of Parametrically Driven Spin Qubits via Sidebands

V. Srinivasa, J. M. Taylor, and J. R. Petta
PRX Quantum  Published 21 May 2024
DOI:https://doi.org/10.1103/PRXQuantum.5.020339

URI主導の研究により、モジュール型量子情報処理の進展が期待される(URI-led study holds promise for advancing modular quantum information processing)

Abstract

We consider a pair of quantum dot-based spin qubits that interact via microwave photons in a superconducting cavity and that are also parametrically driven by separate external electric fields. For this system, we formulate a model for spin qubit entanglement in the presence of mutually off-resonant qubit and cavity frequencies. We show that the sidebands generated via the driving fields enable highly tunable qubit-qubit entanglement using only ac control and without requiring the qubit and cavity frequencies to be tuned into simultaneous resonance. The model we derive can be mapped to a variety of qubit types, including detuning-driven one-electron spin qubits in double quantum dots and three-electron resonant exchange qubits in triple quantum dots. The high degree of nonlinearity inherent in spin qubits renders these systems particularly favorable for parametric drive-activated entanglement. We determine multiple common resonance conditions for the two driven qubits and the cavity and identify experimentally relevant parameter regimes that enable the implementation of entangling gates with suppressed sensitivity to cavity photon occupation and decay. The parametrically driven sideband resonance approach that we describe provides a promising route toward scalability and modularity in spin-based quantum information processing through drive-enabled tunability that can also be implemented in micromagnet-free electron and hole systems for spin-photon coupling.

1601コンピュータ工学
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