論文の概要: Unified evolutionary optimization for high-fidelity spin qubit operations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.12256v1
• Date: Sat, 15 Mar 2025 20:49:34 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-18 12:28:40.808529
• Title: Unified evolutionary optimization for high-fidelity spin qubit operations
• Title（参考訳）: 高忠実スピン量子ビット演算に対する統一的進化的最適化
• Authors: Sam R. Katiraee-Far, Yuta Matsumoto, Brennan Undseth, Maxim De Smet, Valentina Gualtieri, Christian Ventura Meinersen, Irene Fernandez de Fuentes, Kenji Capannelli, Maximilian Rimbach-Russ, Giordano Scappucci, Lieven M. K. Vandersypen, Eliska Greplova,
• Abstract要約: 我々は,6ドット半導体量子プロセッサ上でのグローバル最適化駆動自動校正ルーチンを開発した。 タスク固有のコスト関数を調整し、各操作の基本物理に基づいてパラメータをチューニングすることにより、読み出し、シャットリング、シングルキュービット量子ゲートを最適化する。 勾配のない閉ループアルゴリズムの柔軟性は、様々な量子ビット機能にまたがるシームレスな応用を可能にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Developing optimal strategies to calibrate quantum processors for high-fidelity operation is one of the outstanding challenges in quantum computing today. Here, we demonstrate multiple examples of high-fidelity operations achieved using a unified global optimization-driven automated calibration routine on a six dot semiconductor quantum processor. Within the same algorithmic framework we optimize readout, shuttling and single-qubit quantum gates by tailoring task-specific cost functions and tuning parameters based on the underlying physics of each operation. Our approach reaches systematically $99\%$ readout fidelity, $>99\%$ shuttling fidelity over an effective distance of 10$\mu$m, and $>99.5\%$ single-qubit gate fidelity on timescales similar or shorter compared to those of expert human operators. The flexibility of our gradient-free closed loop algorithmic procedure allows for seamless application across diverse qubit functionalities while providing a systematic framework to tune-up semiconductor quantum devices and enabling interpretability of the identified optimal operation points.
• Abstract（参考訳）: 高忠実度演算のために量子プロセッサを校正する最適な戦略を開発することは、今日の量子コンピューティングにおける際立った課題の1つである。 本稿では,6ドット半導体量子プロセッサ上でのグローバル最適化駆動自動校正ルーチンを用いて達成した高忠実度演算の例を紹介する。 同じアルゴリズムフレームワーク内で、タスク固有のコスト関数を調整し、各操作の基礎となる物理に基づいてパラメータを調整することで、読み出し、シャットリング、シングルキュービット量子ゲートを最適化する。 提案手法は,実効距離10$\mu$mにおいて,99.%$リードアウト忠実度,99.%$シャットリング忠実度,99.5.%$シングルキュービットゲート忠実度を,有能な人間の操作者と比較した場合の時間スケールで,系統的に99.%$リードアウト忠実度,99.%$シャットリング忠実度に達する。 勾配のない閉ループアルゴリズムの柔軟性により、様々な量子ビット機能にまたがるシームレスな応用が可能となり、半導体量子デバイスをチューニングし、同定された最適演算点の解釈可能性を実現するための体系的な枠組みが提供される。

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