論文の概要: High-fidelity operation and algorithmic initialisation of spin qubits above one kelvin

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.02111v1
• Date: Fri, 4 Aug 2023 02:14:55 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-07 14:14:23.731687
• Title: High-fidelity operation and algorithmic initialisation of spin qubits above one kelvin
• Title（参考訳）: 1ケルビン上のスピン量子ビットの高忠実度演算とアルゴリズム初期化
• Authors: Jonathan Y. Huang, Rocky Y. Su, Wee Han Lim, MengKe Feng, Barnaby van Straaten, Brandon Severin, Will Gilbert, Nard Dumoulin Stuyck, Tuomo Tanttu, Santiago Serrano, Jesus D. Cifuentes, Ingvild Hansen, Amanda E. Seedhouse, Ensar Vahapoglu, Nikolay V. Abrosimov, Hans-Joachim Pohl, Michael L. W. Thewalt, Fay E. Hudson, Christopher C. Escott, Natalia Ares, Stephen D. Bartlett, Andrea Morello, Andre Saraiva, Arne Laucht, Andrew S. Dzurak, and Chih Hwan Yang
• Abstract要約: 我々は1ケルビン以上のシリコンでスピン量子ビットを調整し、動作させ、そのような温度での耐故障操作に必要な範囲の忠実度を持つ。 我々は1量子クリフォードゲート忠実度99.85パーセント、および2量子ゲート忠実度98.92パーセントを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.44770712940108304
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The encoding of qubits in semiconductor spin carriers has been recognised as a promising approach to a commercial quantum computer that can be lithographically produced and integrated at scale. However, the operation of the large number of qubits required for advantageous quantum applications will produce a thermal load exceeding the available cooling power of cryostats at millikelvin temperatures. As the scale-up accelerates, it becomes imperative to establish fault-tolerant operation above 1 kelvin, where the cooling power is orders of magnitude higher. Here, we tune up and operate spin qubits in silicon above 1 kelvin, with fidelities in the range required for fault-tolerant operation at such temperatures. We design an algorithmic initialisation protocol to prepare a pure two-qubit state even when the thermal energy is substantially above the qubit energies, and incorporate high-fidelity radio-frequency readout to achieve an initialisation fidelity of 99.34 per cent. Importantly, we demonstrate a single-qubit Clifford gate fidelity of 99.85 per cent, and a two-qubit gate fidelity of 98.92 per cent. These advances overcome the fundamental limitation that the thermal energy must be well below the qubit energies for high-fidelity operation to be possible, surmounting a major obstacle in the pathway to scalable and fault-tolerant quantum computation.
• Abstract（参考訳）: 半導体スピンキャリアにおける量子ビットの符号化は、大規模にリソグラフィで生成・統合できる商用量子コンピュータへの有望なアプローチとして認識されている。 しかし、有利な量子応用に必要な多くの量子ビットの演算は、ミリケルビン温度で利用可能なクライオスタットの冷却能力を超える熱負荷を発生させる。 スケールアップが加速するにつれて、1ケルビン以上のフォールトトレラントな動作を確立することが必須となり、冷却電力は桁違いに高い。 ここでは、1ケルビン以上のシリコンでスピン量子ビットをチューニングし、その温度でフォールトトレラントな操作に必要な範囲のフィディリティを演算する。 熱エネルギーが量子ビットエネルギーを大幅に上回っても純粋な2量子ビット状態を作成するためのアルゴリズム初期化プロトコルを設計し、高忠実度無線周波数読み出しを組み込んで初期化忠実度99.34パーセントを達成する。 重要なことに、シングルキュービットのクリフォードゲート忠実度は99.85パーセント、2キュービットゲート忠実度は98.92パーセントである。 これらの進歩は、熱エネルギーが高忠実度演算が可能なクビットエネルギーのかなり下にある必要があるという根本的な制限を克服し、スケーラブルでフォールトトレラントな量子計算への経路において大きな障害を克服している。

関連論文リスト

• Superconducting Qubits Above 20 GHz Operating over 200 mK [39.76747788992184]
  現在の超伝導マイクロ波量子ビットは、デコヒーレンスの発生源を避けるために極低温に冷却される。 超伝導量子ビットを高温で動作させるためには、準粒子の脱コヒーレンスと熱マイクロ波光子からの脱落の両方に対処する必要がある。 これまでに研究したよりも高周波数のトランスモンを24GHzまで製造した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-02-05T14:15:22Z)
• Design and simulation of a transmon qubit chip for Axion detection [103.69390312201169]
  超伝導量子ビットに基づくデバイスは、量子非劣化測定(QND)による数GHz単一光子の検出に成功している。 本研究では,Qub-ITの超伝導量子ビットデバイスの実現に向けた状況を示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-10-08T17:11:42Z)
• Fast Flux-Activated Leakage Reduction for Superconducting Quantum Circuits [84.60542868688235]
  量子ビット実装のマルチレベル構造から生じる計算部分空間から漏れること。 パラメトリックフラックス変調を用いた超伝導量子ビットの資源効率向上のためのユニバーサルリーク低減ユニットを提案する。 繰り返し重み付け安定化器測定におけるリーク低減ユニットの使用により,検出されたエラーの総数を,スケーラブルな方法で削減できることを実証した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-09-13T16:21:32Z)
• Model-based Optimization of Superconducting Qubit Readout [59.992881941624965]
  超伝導量子ビットに対するモデルベース読み出し最適化を実証する。 我々は,残共振器光子から500nsの終端長と最小限の過剰リセット誤差で,キュービット当たり1.5%の誤差を観測した。 この技術は数百のキュービットに拡張でき、エラー訂正コードや短期アプリケーションの性能を高めるために使用される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-08-03T23:30:56Z)
• An integrated microwave-to-optics interface for scalable quantum computing [47.187609203210705]
  シリコンフォトニックキャビティに結合した超伝導共振器を用いた集積トランスデューサの新しい設計法を提案する。 上記の条件をすべて同時に実現するためのユニークな性能とポテンシャルを実験的に実証する。 デバイスは50オーム伝送ラインに直接接続し、単一のチップ上で多数のトランスデューサに容易にスケールできる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-10-27T18:05:01Z)
• High fidelity state preparation, quantum control, and readout of an isotopically enriched silicon spin qubit [0.0]
  制御フィポリティはシリコンスピン量子ビットで大幅に改善されているが、状態準備と読み出しフィポリティは一般的には貧弱である。 量子誤り訂正のしきい値を超えた1量子ビットの読み出し可視度 >99% を示した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-04-20T15:42:22Z)
• Quantum thermodynamic methods to purify a qubit on a quantum processing unit [68.8204255655161]
  我々は、同じ量子ビットを備えた量子処理ユニット上で量子ビットを浄化する量子熱力学法について報告する。 私たちの出発点は、よく知られた2つのキュービットスワップエンジンをエミュレートする3つのキュービット設計です。 使用可能な超伝導量子ビットベースのQPU上に実装し,200mKまでの浄化能を観測する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-01-31T16:13:57Z)
• Beating the thermal limit of qubit initialization with a Bayesian Maxwell's demon [48.7576911714538]
  フォールトトレラント量子コンピューティングは、明確に定義された有限状態の量子レジスタを初期化する必要がある。 固体系では、これは典型的には冷たい貯水池への熱化によって達成される。 本稿では, 熱限界を超える信頼度を持つフィデューシャル量子状態を作成する方法を提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-10-05T13:55:08Z)
• Fast universal quantum control above the fault-tolerance threshold in silicon [0.0]
  シリコン中の電子スピン量子ビットは、ナノファブリケーション能力のため、特に大規模量子コンピュータにとって有望である。 ここでは、2キュービットゲートの忠実度99.5%、シングルキュービットゲートの忠実度99.8%を示す。 以上の結果から,耐故障しきい値を超える普遍的なゲート忠実性を示し,スケーラブルなシリコン量子コンピュータへの道を開いた。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-08-05T14:02:58Z)
• Computing with spin qubits at the surface code error threshold [1.2049205598273507]
  シリコン中のスピンベースの量子プロセッサを, 99.5%以上の単一および2量子ゲート密度で報告する。 変動量子固有解法アルゴリズムを用いて分子基底状態エネルギーを計算する要求タスクを実行する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-07-01T17:35:01Z)
• A hole spin qubit in a fin field-effect transistor above 4 kelvin [0.0]
  シリコンFinFETは4K以上のスピン量子ビットをホスト可能であることを示す。 我々は,150MHzまでの周波数でホールスピンの高速電気制御,耐故障閾値での単一量子ゲート特性,87以上のラビ振動品質係数を実現した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-03-12T16:06:25Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。