MARC

 008250224s2024        us  ||||||||||||||c||eng  d
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■020    ▼a9798382808031
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31294874
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a530.1
■1001  ▼aDelva,  Remy  L.▼0(orcid)0009-0002-7673-9488
■24510▼aSimulation  of  Measurement-Based  Entanglement  in  Silicon  Spin  Qubits.
■260    ▼a[S.l.]▼bPrinceton  University.  ▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a110  p.
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  85-12,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Petta,  Jason  R.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Princeton  University,  2024.
■520    ▼aElectron  spin  qubits  in  silicon  show  promise  for  quantum  computing  applications  due  to  their  long  spin-coherence  times,  small  qubit  sizes,  and  the  applicability  of  existing  nanofabrication  infrastructure  and  techniques  to  their  construction.  One  drawback  is  the  relative  difficulty  of  manipulating  the  electron's  spin  state.Measurement-based  entanglement  (MBE)  is  a  method  of  generating  entangled  qubit  pairs  through  the  state  projection  that  accompanies  a  parity  or  similar  measurement.  Instead  of  generating  entangled  states  via  direct  qubit-qubit  interactions,  one  can  use  a  suitable  measurement  to  project  an  initial  unentangled  two-qubit  system  into  an  entangled  subspace.  This  entanglement  mechanism  does  not  require  the  creation  of  any  direct  qubit-qubit  interactions  that  would  need  to  be  turned  off  before  using  entangled  pairs  in  a  quantum  algorithm;  only  the  cessation  of  measurement  is  required.  Adaptations  of  these  techniques  may  be  an  effective  addition  to  the  current  set  of  entanglement-generation  techniques  for  silicon  spin  qubits.  This  thesis  is  intended  to  assess  the  feasibility  of  implementing  measurement-based  entanglement  with  silicon  spin  qubits.We  will  first  review  the  design  and  operation  of  electron-spin  double-quantum-dot  (DQD)  qubits  in  Si/SiGe,  outline  theoretical  models  for  continuous  quantum  measurements  and  open  quantum  systems,  and  discuss  how  parity  measurements  can  be  used  to  establish  entanglement  between  initially  unentangled  qubits.We  will  then  discuss  how  such  a  parity  measurement  protocol  could  be  implemented  in  a  two-qubit  circuit-quantum-electrodynamics  experiment.  After  deriving  a  stochastic  master  equation  describing  the  evolution  of  two  flopping-mode  DQDs  coupled  to  a  resonant  cavity,  we  present  and  interpret  numerical  simulation  results  demonstrating  the  influence  of  qubit  and  cavity  parameters  on  the  corresponding  final  state  fidelity.Using  simulation  results  corresponding  to  current  silicon  spin-qubit  devices,  we  determine  which  device  parameters  must  be  altered  or  improved  in  order  to  make  measurement-based  entanglement  of  silicon  spin  qubits  experimentally  viable.  Specifically,  with  cavity  loss  and  qubit  decoherence  rates  \uD835\uDF05  and  \uD835\uDEFE  and  charge-photon  coupling  strength  \uD835\uDC54\uD835\uDC50  corresponding  to  proposed  devices  designed  to  perform  coherent  cavity-mediated  spin-spin  coupling,  we  predict  a  maximum  entangling  gate  fidelity  of  ∼60  %,  indicating  poor  MBE  performance.  After  increasing  the  cavity  output  coupling  \uD835\uDF05out  by  a  factor  of  ten,  we  predict  an  overlap  between  the  final  state  of  the  MBE  protocol  and  the  target  Bell  state  ∣Ψ+⟩  of  ∼81  %  for  a  postselection  success  probability  of  33  %,  as  well  as  a  significant  enhancement  in  the  entanglement-of-formation  of  postselected  states.  Therefore,  we  predict  that  an  experimental  realization  of  MBE  with  silicon  quantum  dots  will  be  feasible  with  such  a  device.Finally,  we  will  discuss  the  design  changes  to  existing  coplanar-waveguide  cavity  geometries  needed  to  achieve  this  increase  in  output  coupling,  as  well  as  results  from  the  fabrication  of  prototypes  of  these  designs.
■590    ▼aSchool  code:  0181.
■650  4▼aQuantum  physics.
■650  4▼aComputational  physics.
■650  4▼aCondensed  matter  physics.
■653    ▼aElectron
■653    ▼aEntanglement
■653    ▼aMeasurement
■653    ▼aParity
■653    ▼aQuantum
■653    ▼aSpin
■690    ▼a0599
■690    ▼a0216
■690    ▼a0611
■71020▼aPrinceton  University▼bPhysics.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g85-12B.
■790    ▼a0181
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17161662▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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