論文の概要: Assessment of error variation in high-fidelity two-qubit gates in silicon
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.04090v3
- Date: Fri, 15 Mar 2024 06:18:41 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-19 07:51:44.777522
- Title: Assessment of error variation in high-fidelity two-qubit gates in silicon
- Title（参考訳）: シリコン中における高忠実度2ビットゲートの誤差変動の評価
- Authors: Tuomo Tanttu, Wee Han Lim, Jonathan Y. Huang, Nard Dumoulin Stuyck, Will Gilbert, Rocky Y. Su, MengKe Feng, Jesus D. Cifuentes, Amanda E. Seedhouse, Stefan K. Seritan, Corey I. Ostrove, Kenneth M. Rudinger, Ross C. C. Leon, Wister Huang, Christopher C. Escott, Kohei M. Itoh, Nikolay V. Abrosimov, Hans-Joachim Pohl, Michael L. W. Thewalt, Fay E. Hudson, Robin Blume-Kohout, Stephen D. Bartlett, Andrea Morello, Arne Laucht, Chih Hwan Yang, Andre Saraiva, Andrew S. Dzurak,
- Abstract要約: 我々はスピン量子ビットプロセッサの誤差を研究し、それらの物理的起源を結びつける。
2量子ゲートの99%以上の忠実度で一貫した繰り返し動作を示す。
結果は、シリコンスピンベースの量子ビットをフルスケールの量子プロセッサにスケールアップする能力と課題の両方を強調している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.2398431050362945
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Achieving high-fidelity entangling operations between qubits consistently is essential for the performance of multi-qubit systems and is a crucial factor in achieving fault-tolerant quantum processors. Solid-state platforms are particularly exposed to errors due to materials-induced variability between qubits, which leads to performance inconsistencies. Here we study the errors in a spin qubit processor, tying them to their physical origins. We leverage this knowledge to demonstrate consistent and repeatable operation with above 99% fidelity of two-qubit gates in the technologically important silicon metal-oxide-semiconductor (SiMOS) quantum dot platform. We undertake a detailed study of these operations by analysing the physical errors and fidelities in multiple devices through numerous trials and extended periods to ensure that we capture the variation and the most common error types. Physical error sources include the slow nuclear and electrical noise on single qubits and contextual noise. The identification of the noise sources can be used to maintain performance within tolerance as well as inform future device fabrication. Furthermore, we investigate the impact of qubit design, feedback systems, and robust gates on implementing scalable, high-fidelity control strategies. These results are achieved by using three different characterization methods, we measure entangling gate fidelities ranging from 96.8% to 99.8%. Our analysis tools identify the causes of qubit degradation and offer ways understand their physical mechanisms. These results highlight both the capabilities and challenges for the scaling up of silicon spin-based qubits into full-scale quantum processors.
- Abstract（参考訳）: 量子ビット間の高忠実なエンタングリング操作を一貫して達成することは、マルチキュービットシステムの性能に不可欠であり、フォールトトレラントな量子プロセッサを実現する上で重要な要素である。
ソリッドステートプラットフォームは、クォービット間の材料誘起のばらつきにより、特にエラーに晒されるため、パフォーマンス上の不整合が生じる。
ここでは、スピン量子ビットプロセッサの誤差を調査し、それらを物理的起源に結びつける。
技術的に重要なシリコン-酸化物-半導体(SiMOS)量子ドットプラットフォームにおいて、2量子ゲートの99%以上の忠実度で一貫した繰り返し動作を示すために、この知識を活用する。
複数のデバイスにおける物理誤差と忠実度を多数の試行錯誤と拡張期間を通じて分析することにより,これらの動作を詳細に検討し,その変動と最も一般的なエラータイプを確実に把握する。
物理誤差源には、単一量子ビット上の遅い核と電気のノイズと文脈ノイズがある。
ノイズ源の識別は、耐久性能を維持するだけでなく、将来のデバイス製造を知らせるためにも利用できる。
さらに,量子ビット設計,フィードバックシステム,ロバストゲートがスケーラブルかつ高忠実な制御戦略の実装に与える影響について検討する。
これらの結果は3つの異なるキャラクタリゼーション手法を用いて,96.8%から99.8%までの密閉ゲート密度を測定することで達成される。
解析ツールは、量子ビット劣化の原因を特定し、それらの物理的メカニズムを理解する方法を提供する。
これらの結果は、シリコンスピンベースの量子ビットをフルスケールの量子プロセッサにスケールアップする能力と課題の両方を強調している。
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