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半導体デバイス中の電子スピンは、量子プロセッサー（QP）の構成要素として非常に有望である。市販の半導体ファウンドリでは、QPの設計が適切に指定されれば、従来のチップと同じプロセスを用いてQPを製造することができる。アクセス可能な設計空間は膨大である。最も有望な製造オプションを特定するためには、実形状と複雑な非理想環境における相互作用電子の予測モデリングが必要である。この研究では、実空間グリッドに基づくモデリング手法を探求する。これは、デバイスのトポロジーに関連する仮定を用いない第一原理的アプローチであり、したがって幅広い応用が可能である。電極形状が与えられた場合、量子ドット量子ビット間の交換結合を決定し、$sqrt{text{SWAP}}$ゲートの完全な進化をモデル化し、様々な電圧プロファイルに対する量子ビットの損失と不忠実率を予測する。さらに、環境中の不要な電荷欠陥（静的・動的）の影響を調べ、ロバストパルスシーケンスをテストする。一例として、系統誤差と（未知の）電荷欠陥の両方を補正するシーケンスを示し、忠実度が一桁向上することを観察した。この技術により、製造に最も有望なデバイス設計を特定し、そのようなデバイスごとに特注の制御シーケンスを特定することができる。
http://arxiv.org/abs/2403.00191v1 (ar5iv, pdf)
Hamza Jnane, Simon C Benjamin
2024/02/29
Summary (DeepL訳)
半導体デバイス中の電子スピンは、量子プロセッサー（QP）の構成要素として非常に有望である。市販の半導体ファウンドリでは、QPの設計が適切に指定されれば、従来のチップと同じプロセスを用いてQPを製造することができる。アクセス可能な設計空間は膨大である。最も有望な製造オプションを特定するためには、実形状と複雑な非理想環境における相互作用電子の予測モデリングが必要である。この研究では、実空間グリッドに基づくモデリング手法を探求する。これは、デバイスのトポロジーに関連する仮定を用いない第一原理的アプローチであり、したがって幅広い応用が可能である。電極形状が与えられた場合、量子ドット量子ビット間の交換結合を決定し、$sqrt{text{SWAP}}$ゲートの完全な進化をモデル化し、様々な電圧プロファイルに対する量子ビットの損失と不忠実率を予測する。さらに、環境中の不要な電荷欠陥（静的・動的）の影響を調べ、ロバストパルスシーケンスをテストする。一例として、系統誤差と（未知の）電荷欠陥の両方を補正するシーケンスを示し、忠実度が一桁向上することを観察した。この技術により、製造に最も有望なデバイス設計を特定し、そのようなデバイスごとに特注の制御シーケンスを特定することができる。
Links
http://arxiv.org/abs/2403.00191v1 (ar5iv, pdf)
Authors
Hamza Jnane, Simon C Benjamin
Published
2024/02/29