Operazione ottimale su qubit nel piano con fedeltà di controllo superiori al 99%

Abstract degli autori

I qubit di spin di lacuna basati su punti quantistici a semiconduttore sono promettenti per la realizzazione dei futuri computer quantistici su larga scala, grazie alla loro manipolazione interamente elettrica. Tuttavia, i numerosi meccanismi fisici delle lacune nella banda di valenza determinano proprietà anisotrope dei qubit. Si presenta così l’opportunità di prolungare il tempo di coerenza e ottenere manipolazioni dei qubit ad alta fedeltà. Qui riportiamo un qubit di spin di singola lacuna in un punto quantistico planare di germanio e ne analizziamo la suscettibilità anisotropa al rumore di carica in presenza di un campo magnetico nel piano. Correlando la suscettibilità spin-elettrica longitudinale con la coerenza del qubit e le prestazioni del controllo, individuiamo un punto operativo ottimale in cui la sensibilità al rumore di carica è minima. Scopriamo che ottimizzare l’orientamento del campo magnetico riduce la suscettibilità spin-elettrica, aumentando di cinque volte il tempo di coerenza Hahn-echo e riducendo di quasi dieci volte l’infedeltà del controllo. Nel punto operativo ottimale, la tomografia del set di gate dimostra una fedeltà massima dei gate del 99,82%. Il nostro risultato rafforza le prospettive dei qubit di spin di lacuna per l’elaborazione scalabile dell’informazione quantistica.