Научная статья 2026 npj Quantum Information

High-fidelity flopping-mode single-spin operation via triple-dot orbital-band engineering

Y. Matsumoto, X.-F. Liu, A. Ludwig, A. D. Wieck, K. Koike, T. Miyoshi, T. Fujita, A. Oiwa

Springer Science and Business Media LLC
DOI: 10.1038/s41534-026-01400-1 ↗

Аннотация

Abstract Fast electrical spin rotations in quantum dots require strong spin-charge hybridization, but the same hybridization can increase sensitivity to detuning noise. In a double-quantum-dot (DQD) flopping-mode qubit, the sweet-spot width and the Rabi enhancement are both tied to the same orbital splitting, limiting post-fabrication optimization of the speed-coherence trade-off. Here, we demonstrate a GaAs triple-quantum-dot (TQD) flopping-mode qubit in which the detuning of the third dot, ϵ 34 , provides an additional electrical tuning parameter for orbital-band flattening. Tuning ϵ 34 flattens the qubit-frequency dependence on the detuning of the target DQD while maintaining strong spin-charge hybridization, enabling electrically driven Rabi frequencies above 100 MHz. We then use feedforward-neural-network (FNN) feedback to track slow qubit-frequency drift and connect this engineered operating point to high-fidelity gates. This feedback suppresses slow qubit-frequency fluctuations, reducing their standard deviation to 388 kHz, and yields a π /2 gate fidelity of 99.56% with a 4.05 ns gate time. These results identify TQD orbital-band engineering as an electrical route for tuning the speed-coherence trade-off, complementary to material-intrinsic spin-orbit coupling and fixed micromagnet geometry.

Статьи по этой публикации

1
Основная статья 27.10.2026

Третья квантовая точка помогла сделать кубиты быстрее и устойчивее к помехам

Квантовые компьютеры сталкиваются с противоречием: чем быстрее выполняются операции с кубитами, тем труднее бывает сохранить их точность. Особенно остро эта проблема проявляется в полупроводниковых устройствах, где состоянием отдельного электрона управляют эле…

Читать статью →
× Progressive Web App | Add to Homescreen

Чтобы установить это веб-приложение на свой iPhone/iPad, нажмите значок. Progressive Web App | Share Button А затем «Добавить на главный экран».

× Установить веб-приложение
Mobile Phone
Офлайн – нет подключения к Интернету