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 és William K. Wootters. „Ismeretlen kvantumállapot teleportálása kettős klasszikus és Einstein-Podolsky-rosen csatornán keresztül”. Phys. Rev. Lett. 70, 1895–1899 (1993).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.70.1895
[4] PW Shor. „Algoritmusok kvantumszámításhoz: diszkrét logaritmusok és faktorálás”. In Proceedings 35th Annual Symposium on Foundations of Computer Science. 124–134. oldal. (1994).
https:///doi.org/10.1109/SFCS.1994.365700
[5] Changhyoup Lee, Benjamin Lawrie, Raphael Pooser, Kwang-Geol Lee, Carsten Rockstuhl és Mark Tame. „Kvantumplazmonikus érzékelők”. Chemical Reviews 121, 4743–4804 (2021).
https:///doi.org/10.1021/acs.chemrev.0c01028
[6] Frank Arute, Kunal Arya és Ryan Babbush ${et}$ ${al}$. „Kvantumfölény programozható szupravezető processzorral”. Nature 574, 505–510 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41586-019-1666-5
[7] Gary J. Mooney, Charles D. Hill és Lloyd CL Hollenberg. „Összefonódás egy 20 qubit-es szupravezető kvantumszámítógépben”. 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, KM Beck, S. Debnath, JM Amini, Y. Nam, N. Grzesiak, JS Chen, NC Pisenti, M. Chmielewski, C. Collins, KM Hudek, J. Mizrahi, JD Wong-Campos, S. Allen, J. Apisdorf, P. Solomon, M. Williams, AM Ducore, A. Blinov, SM Kreikemeier, V. Chaplin, M. Keesan, C. Monroe és J. Kim. „Egy 11 qubites kvantumszámítógép benchmarkingja”. Nature Communications 10, 5464 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41467-019-13534-2
[11] TF Watson, SGJ Philips, E. Kawakami, DR Ward, P. Scarlino, M. Veldhorst, DE Savage, MG Lagally, Mark Friesen, SN Coppersmith, MA Eriksson és LMK Vandersypen. „Egy programozható kétkbites kvantumprocesszor szilíciumból”. Nature 555, 633–637 (2018).
https:///doi.org/10.1038/nature25766
[12] M. Steger, K. Saeedi, MLW Thewalt, JJL Morton, H. Riemann, NV Abrosimov, P. Becker és H.-J. Pohl. „Kvantuminformáció tárolása több mint 180 másodpercig donor-pörgetésekkel ${}^{28}$SI „félvezető vákuumban””. Science 336, 1280–1283 (2012).
https:///doi.org/10.1126/science.1217635
[13] Alexei M. Tyryshkin, Shinichi Tojo, John JL Morton, Helge Riemann, Nikolai V. Abrosimov, Peter Becker, Hans-Joachim Pohl, Thomas Schenkel, Michael LW Thewalt, Kohei M. Itoh és SA Lyon. „Az elektron spin koherenciája meghaladja a másodperceket nagy tisztaságú szilíciumban”. Nature Materials 11, 143–147 (2012).
https:///doi.org/10.1038/nmat3182
[14] M. Veldhorst, JCC Hwang, CH Yang, AW Leenstra, B. de Ronde, JP Dehollain, JT Muhonen, FE Hudson, KM Itoh, A. Morello és AS Dzurak. „Egy címezhető kvantumpont qubit hibatűrő vezérléshűséggel”. Nature Nanotechnology 9, 981–985 (2014).
https:///doi.org/10.1038/nnano.2014.216
[15] M. Veldhorst, CH Yang, JCC Hwang, W. Huang, JP Dehollain, JT Muhonen, S. Simmons, A. Laucht, FE Hudson, KM Itoh, A. Morello és AS Dzurak. „Két qubites logikai kapu szilíciumból”. Nature 526, 410–414 (2015).
https:///doi.org/10.1038/nature15263
[16] DM Zajac, AJ Sigillito, M. Russ, F. Borjans, JM Taylor, G. Burkard és JR Petta. „Rezonánsan hajtott cnot-kapu elektron spinekhez”. Science 359, 439–442 (2018).
https:///doi.org/10.1126/science.aao5965
[17] Otfried Gühne és Tóth Géza. „Összefonódás észlelése”. Physics Reports 474, 1–75 (2009).
https:///doi.org/10.1016/j.physrep.2009.02.004
[18] E. Wigner. „A termodinamikai egyensúly kvantumkorrekciójáról”. Phys. Rev. 40, 749–759 (1932).
https:///doi.org/10.1103/PhysRev.40.749
[19] K. Husimi. „A sűrűségmátrix néhány formális tulajdonsága”. Proceedings of the Physico-Mathematical Society of Japan. 3. sorozat 22, 264–314 (1940).
https:///doi.org/10.11429/ppmsj1919.22.4_264
[20] Roy J. Glauber. „A sugárzási mező koherens és inkoherens állapotai”. Phys. Rev. 131, 2766–2788 (1963).
https:///doi.org/10.1103/PhysRev.131.2766
[21] EKG Sudarshan. „A statisztikai fénynyalábok félklasszikus és kvantummechanikai leírásainak egyenértékűsége”. Phys. Rev. Lett. 10, 277–279 (1963).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.10.277
[22] KE Cahill és RJ Glauber. „Sűrűségi operátorok és kvázivalószínűségi eloszlások”. Phys. Rev. 177, 1882–1902 (1969).
https:///doi.org/10.1103/PhysRev.177.1882
[23] Christopher Ferrie. „A kvantumelmélet kvázi-valószínűségi reprezentációi a kvantuminformáció-tudományban való alkalmazásokkal”. 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 és Hyunchul Nha. „A nem-klasszikus és nem-gaussianitás tesztelése fázistérben”. Phys. Rev. Lett. 114, 190402 (2015).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.190402
[25] J. Sperling és IA Walmsley. „A kvantumkoherencia kvázivalószínűségi reprezentációja”. Phys. Rev. A 97, 062327 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.97.062327
[26] J Sperling és W Vogel. „Kvazivalószínűségi eloszlások a kvantum-optikai koherenciához és azon túl”. Physica Scripta 95, 034007 (2020).
https:///doi.org/10.1088/1402-4896/ab5501
[27] Martin Bohmann, Elizabeth Agudelo és Jan Sperling. „A nem-klasszikusság vizsgálata fázistér-eloszlások mátrixaival”. Quantum 4, 343 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-10-15-343
[28] Jiyong Park, Jaehak Lee, Kyunghyun Baek és Hyunchul Nha. „Egy kvantumállapot nem-gaussianitásának számszerűsítése a kvadratúra eloszlások negatív entrópiájával”. Phys. Rev. A 104, 032415 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.104.032415
[29] Junghee Ryu, James Lim, Sunghyuk Hong és Jinhyoung Lee. „Műveleti kvázivalószínűség quditokhoz”. Phys. Rev. A 88, 052123 (2013).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.88.052123
[30] Jeongwoo Jae, Junghee Ryu és Jinhyoung Lee. „Műveleti kvázivalószínűség folytonos változókhoz”. 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 és Jinhyoung Lee. „Optikai kísérlet a negatív valószínűség tesztelésére a kvantummérési kiválasztással összefüggésben”. Scientific Reports 9, 19021 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41598-019-53121-5
[32] Ji-Hoon Kang, Junghee Ryu és Hoon Ryu. „Az elektródákkal vezérelt si kvantumpontrendszerek viselkedésének feltárása: a töltésvezérléstől a qubit műveletekig”. Nanoscale 13, 332–339 (2021).
https:///doi.org/10.1039/D0NR05070A
[33] Hoon Ryu és Ji-Hoon Kang. „A zaj által vezérelt instabilitás megszüntetése a szilícium-eszközökben az előfeszítés-vezérlőkkel összefonódó logikában”. Scientific Reports 12, 15200 (2022).
https://doi.org/10.1038/s41598-022-19404-0
[34] Jing Wang, A. Rahman, A. Ghosh, G. Klimeck és M. Lundstrom. „A szilícium nanovezetékes tranzisztorok ${I}$-${V}$ számításánál alkalmazott parabolikus effektív tömeg közelítés érvényességéről”. IEEE Transactions on Electron Devices 52, 1589–1595 (2005).
https:///doi.org/10.1109/TED.2005.850945
[35] R. Neumann és LR Schreiber. „Mikromágneses szórt mező dinamikájának szimulációja spin qubit manipulációhoz”. Journal of Applied Physics 117, 193903 (2015).
https:///doi.org/10.1063/1.4921291
[36] Maximilian Russ, DM Zajac, AJ Sigillito, F. Borjans, JM Taylor, JR Petta és Guido Burkard. „High-fidelity kvantumkapuk si/sige kettős kvantumpontokban”. Phys. Rev. B 97, 085421 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.97.085421
[37] E. Paladino, YM Galperin, G. Falci és BL Altshuler. „${1}/{f}$ zaj: A szilárdtest-kvantuminformációk következményei”. 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.
