Gate quantistici geometrici ad alta fedeltà, superiori al 99,9%, nei punti quantici di germanio

Abstract degli autori

Ottenere manipolazioni dei qubit ad alta fedeltà e robuste è un requisito cruciale per realizzare la computazione quantistica tollerante ai guasti. In questo studio dimostriamo un qubit di spin di una singola lacuna in un punto quantico di germanio e ne caratterizziamo la fedeltà di controllo tramite la tomografia dei gate. Le fedeltà massime di controllo raggiungono rispettivamente il 97,48%, il 99,81% e il 99,88% per i gate I, X/2 e Y/2. Questi risultati rivelano che il rumore fuori risonanza durante gate I consecutivi nelle sequenze di tomografia dei gate limita fortemente le prestazioni dei qubit. Introduciamo quindi la computazione quantistica geometrica per realizzare manipolazioni dei qubit resilienti al rumore. Le fedeltà di controllo dei gate geometrici restano superiori al 99% in un ampio intervallo di frequenze di Rabi. La fedeltà massima supera il 99,9%. Inoltre, le fedeltà dei gate geometrici X/2 e Y/2 (I) superano il 99% anche quando la frequenza delle microonde viene detunata di ±2,5 MHz (±1,2 MHz), evidenziandone la resilienza al rumore. Questi risultati dimostrano che la computazione quantistica geometrica è un metodo potenziale per ottenere in modo riproducibile manipolazioni dei qubit ad alta fedeltà nella computazione quantistica basata sui semiconduttori.