운영 준확률 접근 방식을 사용하여 Si 양자점 시스템의 얽힘 리소스 탐색

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류정희류훈

한국과학기술정보연구원 국립슈퍼컴퓨팅부, 대전 34141, 대한민국

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추상

우리는 전하 노이즈에 민감한 현실적인 XNUMX큐비트 신호의 양자 얽힘을 특성화합니다. 우리의 작업 예는 단일 큐비트 회전 및 XNUMX큐비트 제어 NOT 연산이 시간에 따라 순차적으로 수행되어 임의의 얽힌 상태를 생성하는 실리콘 이중 양자점(DQD) 플랫폼에서 생성된 시간 응답입니다. 두 큐비트 상태의 얽힘을 특성화하기 위해 주어진 상태가 얽힌 경우 확률 함수의 음수 값을 허용하는 한계 연산 준확률(OQ) 접근 방식을 사용합니다. 반도체 장치에 편재하는 전하 노이즈는 DQD 플랫폼에서 구현된 논리 연산에 심각한 영향을 미치며 단일 연산의 충실도가 크게 저하되고 결과적으로 XNUMX큐비트 상태가 발생하지만 OQ 구동 얽힘 강도의 패턴은 밝혀졌습니다. 이는 물리적 시스템이 양자점 간의 교환 상호 작용에서 잡음에 의한 변동에 노출되더라도 양자 얽힘의 자원이 크게 손상되지 않음을 나타내는 매우 불변입니다.

실제 크기의 실리콘(Si) 이중 양자점(DQD) 플랫폼에서 생성되는 두 개의 양자 비트(큐비트) 상태의 얽힘을 특성화합니다. 단일 큐비트 회전 수행 후 제어된 X 연산을 통해 생성되는 임의의 70큐비트 상태의 경우 OQ(marginal operation quasiprobability) 함수를 사용하여 얽힘 리소스를 직접 수량화합니다. 여기서 우리는 직접 측정 가능한 연산자로만 구성할 수 있는 한계 OQ 함수가 얽힘 강도를 합리적인 정확도로 특성화하기 때문에 주어진 상태가 전하 노이즈로 너무 많이 오염되어 있더라도 양자 얽힘의 확실한 지표 역할을 할 수 있음을 보여줍니다. 전체 상태 단층 촬영 프로세스를 포함하는 잘 알려진 네거티브 방식에 비해 컴퓨팅 비용이 낮습니다. 우리는 또한 Si DQD 시스템의 20-큐비트 상태가 반도체 장치에 편재하는 전하 노이즈에 의해 어떻게 영향을 받는지 조사합니다. 노이즈가 충실도를 크게 저하시키는 것을 볼 수 있지만 얽힘 리소스에 대한 영향은 훨씬 더 약하여 상태 충실도가 떨어지는 매우 노이즈가 많은 조건에서도 최대로 얽힌 Bell 상태에 대해 리소스의 XNUMX% 이상이 유지될 수 있습니다. 약 XNUMX%까지.

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