Division of National Supercomputing, Korea Institute of Science and Technology Information, Daejeon 34141, Koreai Köztársaság
Érdekesnek találja ezt a cikket, vagy szeretne megvitatni? Scite vagy hagyjon megjegyzést a SciRate-en.
Absztrakt
Jellemezzük a töltészajokra érzékeny, valósághű két qubites jelek kvantumösszefonódását. A mi munkapéldánk a szilícium kettős kvantumpont (DQD) platformon generált időreakció, ahol egy qubit forgatás és egy két qubit vezérelt-NOT műveletet hajtanak végre időben egymás után tetszőleges összefonódott állapotok generálására. A két qubit állapotok összefonódásának jellemzésére a marginális műveleti kvázivalószínűség (OQ) megközelítést alkalmazzuk, amely lehetővé teszi a valószínűségi függvény negatív értékeit, ha egy adott állapot összegabalyodik. Míg a félvezető eszközökben mindenütt jelenlévő töltészaj súlyosan befolyásolja a DQD platformon megvalósított logikai műveleteket, hatalmas leromlást okozva az egységes műveletek hűségében, valamint két qubites állapotokat eredményez, az OQ-vezérelt összefonódási erősség mintázata kiderül. meglehetősen változatlan, ami azt jelzi, hogy a kvantumösszefonódás erőforrása nem törik meg jelentősen, bár a fizikai rendszer ki van téve a kvantumpontok közötti cserekölcsönhatás zaj által vezérelt ingadozásainak.
Népszerű összefoglaló
► BibTeX adatok
► Referenciák
[1] Ryszard Horodecki, Paweł Horodecki, Michał Horodecki és Karol Horodecki. „Kvantumösszefonódás”. Rev. Mod. Phys. 81, 865–942 (2009).
https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.81.865
[2] Nicolas Brunner, Daniel Cavalcanti, Stefano Pironio, Valerio Scarani és Stephanie Wehner. „Harang nem lokalitás”. Rev. Mod. Phys. 86, 419–478 (2014).
https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.86.419
[3] Charles H. Bennett, Gilles Brassard, Claude Crépeau, Richard Jozsa, Asher Peres, and William K. Wootters. “Teleporting an unknown quantum state via dual classical and einstein-podolsky-rosen channels”. Phys. Rev. Lett. 70, 1895–1899 (1993).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.70.1895
[4] P. W. Shor. “Algorithms for quantum computation: discrete logarithms and factoring”. In Proceedings 35th Annual Symposium on Foundations of Computer Science. Pages 124–134. (1994).
https:///doi.org/10.1109/SFCS.1994.365700
[5] Changhyoup Lee, Benjamin Lawrie, Raphael Pooser, Kwang-Geol Lee, Carsten Rockstuhl, and Mark Tame. “Quantum plasmonic sensors”. Chemical Reviews 121, 4743–4804 (2021).
https:///doi.org/10.1021/acs.chemrev.0c01028
[6] Frank Arute, Kunal Arya, and Ryan Babbush ${et}$ ${al}$. “Quantum supremacy using a programmable superconducting processor”. Nature 574, 505–510 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41586-019-1666-5
[7] Gary J. Mooney, Charles D. Hill, and Lloyd C. L. Hollenberg. “Entanglement in a 20-qubit superconducting quantum computer”. Scientific Reports 9, 13465 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41598-019-49805-7
[8] I. Pogorelov, T. Feldker, Ch. D. Marciniak, L. Postler, G. Jacob, O. Krieglsteiner, V. Podlesnic, M. Meth, V. Negnevitsky, M. Stadler, B. Höfer, C. Wächter, K. Lakhmanskiy, R. Blatt, P. Schindler és T. Monz. „Kompakt ioncsapda kvantumszámítógép demonstrátor”. PRX Quantum 2, 020343 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.020343
[9] S. Debnath, NM Linke, C. Figgatt, KA Landsman, K. Wright és C. Monroe. „Egy kis programozható kvantumszámítógép bemutatása atomi qubitekkel”. Nature 536, 63–66 (2016).
https:///doi.org/10.1038/nature18648
[10] K. Wright, K. M. Beck, S. Debnath, J. M. Amini, Y. Nam, N. Grzesiak, J. S. Chen, N. C. Pisenti, M. Chmielewski, C. Collins, K. M. Hudek, J. Mizrahi, J. D. Wong-Campos, S. Allen, J. Apisdorf, P. Solomon, M. Williams, A. M. Ducore, A. Blinov, S. M. Kreikemeier, V. Chaplin, M. Keesan, C. Monroe, and J. Kim. “Benchmarking an 11-qubit quantum computer”. Nature Communications 10, 5464 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41467-019-13534-2
[11] T. F. Watson, S. G. J. Philips, E. Kawakami, D. R. Ward, P. Scarlino, M. Veldhorst, D. E. Savage, M. G. Lagally, Mark Friesen, S. N. Coppersmith, M. A. Eriksson, and L. M. K. Vandersypen. “A programmable two-qubit quantum processor in silicon”. Nature 555, 633–637 (2018).
https:///doi.org/10.1038/nature25766
[12] M. Steger, K. Saeedi, M. L. W. Thewalt, J. J. L. Morton, H. Riemann, N. V. Abrosimov, P. Becker, and H.-J. Pohl. “Quantum information storage for over 180 s using donor spins in a ${}^{28}$SI “semiconductor vacuum””. Science 336, 1280–1283 (2012).
https:///doi.org/10.1126/science.1217635
[13] Alexei M. Tyryshkin, Shinichi Tojo, John J. L. Morton, Helge Riemann, Nikolai V. Abrosimov, Peter Becker, Hans-Joachim Pohl, Thomas Schenkel, Michael L. W. Thewalt, Kohei M. Itoh, and S. A. Lyon. “Electron spin coherence exceeding seconds in high-purity silicon”. Nature Materials 11, 143–147 (2012).
https:///doi.org/10.1038/nmat3182
[14] M. Veldhorst, J. C. C. Hwang, C. H. Yang, A. W. Leenstra, B. de Ronde, J. P. Dehollain, J. T. Muhonen, F. E. Hudson, K. M. Itoh, A. Morello, and A. S. Dzurak. “An addressable quantum dot qubit with fault-tolerant control-fidelity”. Nature Nanotechnology 9, 981–985 (2014).
https:///doi.org/10.1038/nnano.2014.216
[15] M. Veldhorst, C. H. Yang, J. C. C. Hwang, W. Huang, J. P. Dehollain, J. T. Muhonen, S. Simmons, A. Laucht, F. E. Hudson, K. M. Itoh, A. Morello, and A. S. Dzurak. “A two-qubit logic gate in silicon”. Nature 526, 410–414 (2015).
https:///doi.org/10.1038/nature15263
[16] D. M. Zajac, A. J. Sigillito, M. Russ, F. Borjans, J. M. Taylor, G. Burkard, and J. R. Petta. “Resonantly driven cnot gate for electron spins”. Science 359, 439–442 (2018).
https:///doi.org/10.1126/science.aao5965
[17] Otfried Gühne and Géza Tóth. “Entanglement detection”. Physics Reports 474, 1–75 (2009).
https:///doi.org/10.1016/j.physrep.2009.02.004
[18] E. Wigner. “On the quantum correction for thermodynamic equilibrium”. Phys. Rev. 40, 749–759 (1932).
https:///doi.org/10.1103/PhysRev.40.749
[19] K. Husimi. “Some formal properties of the density matrix”. Proceedings of the Physico-Mathematical Society of Japan. 3rd Series 22, 264–314 (1940).
https:///doi.org/10.11429/ppmsj1919.22.4_264
[20] Roy J. Glauber. “Coherent and incoherent states of the radiation field”. Phys. Rev. 131, 2766–2788 (1963).
https:///doi.org/10.1103/PhysRev.131.2766
[21] E. C. G. Sudarshan. “Equivalence of semiclassical and quantum mechanical descriptions of statistical light beams”. Phys. Rev. Lett. 10, 277–279 (1963).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.10.277
[22] K. E. Cahill and R. J. Glauber. “Density operators and quasiprobability distributions”. Phys. Rev. 177, 1882–1902 (1969).
https:///doi.org/10.1103/PhysRev.177.1882
[23] Christopher Ferrie. “Quasi-probability representations of quantum theory with applications to quantum information science”. Reports on Progress in Physics 74, 116001 (2011).
https://doi.org/10.1088/0034-4885/74/11/116001
[24] Jiyong Park, Junhua Zhang, Jaehak Lee, Se-Wan Ji, Mark Um, Dingshun Lv, Kihwan Kim, and Hyunchul Nha. “Testing nonclassicality and non-gaussianity in phase space”. Phys. Rev. Lett. 114, 190402 (2015).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.190402
[25] J. Sperling and I. A. Walmsley. “Quasiprobability representation of quantum coherence”. Phys. Rev. A 97, 062327 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.97.062327
[26] J Sperling and W Vogel. “Quasiprobability distributions for quantum-optical coherence and beyond”. Physica Scripta 95, 034007 (2020).
https:///doi.org/10.1088/1402-4896/ab5501
[27] Martin Bohmann, Elizabeth Agudelo, and Jan Sperling. “Probing nonclassicality with matrices of phase-space distributions”. Quantum 4, 343 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-10-15-343
[28] Jiyong Park, Jaehak Lee, Kyunghyun Baek, and Hyunchul Nha. “Quantifying non-gaussianity of a quantum state by the negative entropy of quadrature distributions”. Phys. Rev. A 104, 032415 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.104.032415
[29] Junghee Ryu, James Lim, Sunghyuk Hong, and Jinhyoung Lee. “Operational quasiprobabilities for qudits”. Phys. Rev. A 88, 052123 (2013).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.88.052123
[30] Jeongwoo Jae, Junghee Ryu, and Jinhyoung Lee. “Operational quasiprobabilities for continuous variables”. Phys. Rev. A 96, 042121 (2017).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.96.042121
[31] Junghee Ryu, Sunghyuk Hong, Joong-Sung Lee, Kang Hee Seol, Jeongwoo Jae, James Lim, Jiwon Lee, Kwang-Geol Lee, and Jinhyoung Lee. “Optical experiment to test negative probability in context of quantum-measurement selection”. Scientific Reports 9, 19021 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41598-019-53121-5
[32] Ji-Hoon Kang, Junghee Ryu, and Hoon Ryu. “Exploring the behaviors of electrode-driven si quantum dot systems: from charge control to qubit operations”. Nanoscale 13, 332–339 (2021).
https:///doi.org/10.1039/D0NR05070A
[33] Hoon Ryu and Ji-Hoon Kang. “Devitalizing noise-driven instability of entangling logic in silicon devices with bias controls”. Scientific Reports 12, 15200 (2022).
https://doi.org/10.1038/s41598-022-19404-0
[34] Jing Wang, A. Rahman, A. Ghosh, G. Klimeck, and M. Lundstrom. “On the validity of the parabolic effective-mass approximation for the ${I}$-${V}$ calculation of silicon nanowire transistors”. IEEE Transactions on Electron Devices 52, 1589–1595 (2005).
https:///doi.org/10.1109/TED.2005.850945
[35] R. Neumann and L. R. Schreiber. “Simulation of micro-magnet stray-field dynamics for spin qubit manipulation”. Journal of Applied Physics 117, 193903 (2015).
https:///doi.org/10.1063/1.4921291
[36] Maximilian Russ, D. M. Zajac, A. J. Sigillito, F. Borjans, J. M. Taylor, J. R. Petta, and Guido Burkard. “High-fidelity quantum gates in si/sige double quantum dots”. Phys. Rev. B 97, 085421 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.97.085421
[37] E. Paladino, Y. M. Galperin, G. Falci, and B. L. Altshuler. “${1}/{f}$ noise: Implications for solid-state quantum information”. Rev. Mod. Phys. 86, 361–418 (2014).
https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.86.361
Idézi
Ez a tanulmány a Quantumban jelent meg Creative Commons Nevezd meg 4.0 International (CC BY 4.0) engedély. A szerzői jog az eredeti szerzői jog tulajdonosainál marad, például a szerzőknél vagy intézményeiknél.
