Quantum gates by coupled quantum dots and measurement procedure in Si MOSFET
Tetsufumi Tanamoto
从理论上研究了可以观察到充电效应时耦合量子点的量子门。我们已经表明，在量子比特的带电状态可以观察到的MOSFET结构的沟道电流。
We investigated the quantum gates of coupled quantum dots, theoretically, when charging effects can be observed. We have shown that the charged states in the qubits can be observed by the channel current of the MOSFET structure.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
继续探索
Engineering Si-Qubit MOSFETs: A Phase-Field Modeling Approach Integrating Quantum-Electrostatics at Cryogenic Temperatures
本研究提出一种整合低温量子静电学的相场建模方法用于硅基量子比特MOSFET研究，揭示了界面陷阱、栅极尺寸等对量子点耦合的影响规律，优化了器件结构参数，且算法经实验验证可准确捕捉低温库仑阻塞引发的Id-Vgs振荡。
Two-qubit controlled phase gate based on two nonresonant quantum dots trapped in a coupled-cavity array
提出了一种在非小跳变极限条件下，利用两个耦合光子晶体腔中的两个不同量子点，在经典激光场驱动下实现量子控制相位门的方案.在门操作期间，量子点都不被激发，而系统可以根据量子点的不同状态获得不同的相位。与单量子位操作一起，可以实现双量子位控制的相位门。
Quantum controlled phase gate based on two nonresonant quantum dots trapped in two coupled photonic crystal cavities
提出了一种利用两个不同的量子点在两个耦合的光子晶体腔中被捕获并由经典激光场驱动实现双量子比特量子相位门的方案。在门操作期间，腔模和量子点都没有被激发，因此退相干可以被抑制。该系统可以根据量子点的状态获得相位，从而实现可控相位门。
Quantum gates by coupled asymmetric quantum dots and controlled-NOT-gate operation
一个基于非对称耦合点系统的量子计算机已经被提出，并被证明作为受控非门。其基本思想是：（1）电子局域在一个非对称耦合点中。（2）当耦合点的能级接近时，电子从一个点转移到另一个点。（3）耦合点之间的库仑相互作用相互影响其他耦合点的能级。估计了量子计算的退相干时间和测量时间。该系统可以通过发展硅纳米晶体单电子存储技术来实现，量子线路与传统电路的直接结合成为可能。
An unconventional geometric phase gate with two nonresonant quantum dots trapped in a photonic crystal cavity
提出了一种利用光子晶体腔中的两个非共振量子点通过非常规几何相位实现双量子比特控制相位门的方案。在该系统中，量子点同时与大失谐腔模和强驱动经典光场相互作用。在门操作期间，量子点不经历跃迁，而腔模式沿着相空间中的闭合路径移位。以这种方式，系统可以获得以量子点的状态为条件的几何相位。在实现单量子比特操作之后，可以构造双量子比特控制的相位门。
Universal quantum gates based on both geometric and dynamic phases in quantum dots
提出了一种大规模量子计算机模型，其量子比特由半导体量子点上的基态和单激子态对着的子空间表示。该系统中的量子门可以通过动态演化和非绝热几何相位的混合方法来实现。
Resonator-assisted entangling gate for singlet-triplet spin qubits in nanowire double quantum dots
我们提出了一种谐振子辅助的纠缠门，用于高保真度的自旋量子比特。每个自旋量子比特对应于纳米线双量子点中的两个电子，单线态和三重态之一作为逻辑量子比特态。该门受虚电荷偶极跃迁的影响。我们在我们的模型中包括噪声，以显示在当前的实验条件下的方案的可行性。
Strong intervalley mixing between copropagating quantum Hall edge channels in a silicon MOSFET
研究硅 MOSFET 中同向传播谷边缘通道间的跃迁，通过设置体填充因子观察到强谷间混合，跃迁概率近 1/2，不同自旋取向边缘通道间跃迁概率可忽略不计，证明谷间耦合能为谷边缘通道提供类似分束器操作，助力紧凑硅量子霍尔干涉仪。
Universal quantum gates for hybrid systems assisted by quantum dots inside double-sided optical microcavities
本文提出了在双面光学微腔中利用量子点辅助，在飞行光子量子比特和静止电子自旋量子比特之间构造通用量子门，即受控非门、三量子比特Toffoli门和Fredkin门的确定性方案.我们的门的控制量子比特被编码在运动的单光子的偏振上，目标量子比特被编码在光学微腔中的量子点中的受限电子自旋上。我们在混合系统上设计的这些通用量子门方案具有一些优点。首先，原则上所有的门都以100%的成功概率完成。其次，我们的方案不需要额外的量子比特。第三，门的控制量子位很容易操纵，目标量子位非常适合存储和处理。第四，为了获得高保真度，门不要求非耦合腔的透射与耦合腔的反射可平衡。第五，三个通用门的器件工作在弱耦合和强耦合两种情况下，在实验上是可行的。
Topological Quantum Gates with Quantum Dots
我们提出了一个理想化的模型，涉及相互作用的量子点，可以支持量子计算的动力学和几何形式。我们表明，通过采用类似于Aharonov-Bohm效应中使用的结构，我们可以构建一个拓扑双量子位相位门，该相位门在很大程度上独立于控制参数的精确值，因此对控制误差具有弹性。该装置的主要部件可以用现有技术实现。
Variational quantum compiling for three-qubit gates design in quantum dots
针对可扩展量子计算中量子逻辑门设计需求，本工作利用变分量子编译算法，基于纯物理相互作用项的时间无关哈密顿量设计出对多种噪声鲁棒的高保真三量子比特门，且方法适用于多类量子系统，助力构建更优量子计算架构。
A single electron spin in a double quantum dot in a magnetic field is considered in terms of a four-level system. By describing the electron motion between the potential minima by spin-conserving tunneling and spin flip caused by a spin-orbit coupling, we inversely engineer faster-than-adiabatic state manipulation operations based on the geometry of four-dimensional (4D) rotations. In particular, we show how to transport a qubit among the quantum dots performing simultaneously a required spin rotation.
Non-adiabatic geometrical quantum gates in semiconductor quantum dots
本文研究了用半导体量子点实现非绝热几何量子门。讨论了利用激子自由度的不同量子信息编码/操纵方案。利用Aharanov-Anandan几何相位可以避免依赖绝热Berry相位的绝热方案的局限性，在原理上可以实现快速几何量子门
Zeno Quantum Gates in Semiconductor Quantum Dots
提出了一种利用半导体量子点的量子芝诺效应实现两量子比特条件相位门的方案。该系统由两个带电点和一个辅助点组成，可以在共振激光脉冲下进行拉比振荡。量子芝诺效应是由辅助点和带电点之间的声子辅助激子弛豫引起的，这相当于连续测量。我们解析求解主方程，并使用一组现实的参数来模拟系统的动力学。与标准方案相比，较大的声子弛豫速率增加了操作的保真度。
Efficient C-Phase gate for single-spin qubits in quantum dots
双量子比特相互作用是量子信息处理的核心。对于半导体量子点中的单自旋量子比特，交换门一直被认为是自然的双量子比特门。最近在耦合的量子点系统中集成磁场或g因子梯度允许控制相位（C相）门的一步鲁棒实现。我们分析了在现实条件下可以获得的C相门持续时间和精度，包括电荷和核场波动的影响，并发现门错误概率低于10-4，可能允许容错量子计算。
Optically controlled phase gate for two spin qubits in coupled quantum dots
我们提出了一个可行的方案，在相邻的自组装量子点中的两个传导电子自旋量子比特之间实现光控相位门。点之间的相互作用是介导的隧穿的价空穴状态，这是激活，只有通过施加正确的偏振和频率的激光脉冲。结合空穴隧穿和泡利阻塞效应，我们得到了两个量子点的条件动力学，这是我们门操作的本质。我们的研究结果与最近一代垂直堆叠自组装InAs量子点明确相关，并表明通过避免意外动力学的设计，理论上可以在10 ps范围内实现门，保真度超过90%。因此，我们的提议为量子点中的超快量子逻辑的演示提供了一条可行的途径。
Motivated by recent experiments of Zajac et al. [arXiv:1708.03530], we theoretically describe high-fidelity two-qubit gates using the exchange interaction between the spins in neighboring quantum dots subject to a magnetic field gradient. We use a combination of analytical calculations and numerical simulations to provide the optimal pulse sequences and parameter settings for the gate operation. We present a novel synchronization method which avoids detrimental spin flips during the gate operation and provide details about phase mismatches accumulated during the two-qubit gates which occur due…
Implications of Simultaneous Requirements for Low Noise Exchange Gates in Double Quantum Dots
在用于量子计算的量子点中实现低误差的交换相互作用操作对交换能量对施加的电压的依赖性提出了同时的要求。采用全组态相互作用方法求解了一个二次势近似的双量子点量子比特。该方法比Heitler-London和Hund-Mulliken方法更准确，并捕获新的和重要的定性行为。我们发现，可以找到多个制度中的交换能量的依赖点之间的偏置电压是兼容的电流量子纠错码和国家的最先进的电子学。识别这样的机制可能证明对于对电荷波动鲁棒的量子门的构造和操作是有价值的，特别是在动态校正门的情况下。
Spin-based optical quantum gates via Pauli blocking in semiconductor quantum dots
我们提出了一种固态实现的超快条件量子门。我们提出的量子计算设备是基于半导体量子点中电子的自旋自由度，从而受益于相对较长的退相干时间。更具体地说，结合泡利阻塞效应与适当定制的超快激光脉冲，我们能够获得亚皮秒自旋相关的库仑相互作用，这是我们的条件相位门建议的本质。这使我们能够实现{ \it--一个快速的双量子比特门，它不会转化为快速的退相干时间}，并为基于自旋的全光量子计算机铺平了道路。
Entanglement and Quantum Gate Operations with Spin-Qubits in Quantum Dots
本文简要介绍了量子点中可区分粒子间的量子纠缠的概念，并回顾了最近提出的利用量子点中的自旋量子比特进行固态量子计算的方案。自旋实现量子比特的电子的不可区分的特性引起了进一步的纠缠状量子关联。我们总结了最近的结果，这种类型的量子关联的不可区分的粒子。
Controlled phase gate in exchange coupled quantum dots affected by quasistatic charge noise
针对半导体量子比特中电荷噪声影响两比特门保真度的问题，研究了准静态失谐噪声对双量子点自旋比特受控相位门的作用，推导了弱噪声下相关解析表达式并验证了序列保真度指数衰减规律仍成立。
In this paper, we present a machine learning framework to design high-fidelity multi-qubit gates for quantum processors based on quantum dots in silicon, with qubits encoded in the spin of single electrons. In this hardware architecture, the control landscape is vast and complex, so we use the deep reinforcement learning method to design optimal control pulses to achieve high fidelity multi-qubit gates. In our learning model, a simulator models the physical system of quantum dots and performs the time evolution of the system, and a deep neural network serves as the function approximator to lea…
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