論文の概要: Bayesian and geometric analyses of power spectral densities of spin qubits in Si/SiGe quantum dot devices

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.23473v1
• Date: Sat, 27 Sep 2025 19:49:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-30 22:32:19.250149
• Title: Bayesian and geometric analyses of power spectral densities of spin qubits in Si/SiGe quantum dot devices
• Title（参考訳）: Si/SiGe量子ドットデバイスにおけるスピン量子ビットのパワースペクトル密度のベイズ的および幾何学的解析
• Authors: Yujun Choi, Hruday Mallubhotla, Mark Friesen, Susan N. Coppersmith, Robert Joynt,
• Abstract要約: パワーロースペクトルを持つ電荷ノイズは、半導体デバイスにおけるスピン量子ビットの高忠実度動作に重大な課題をもたらす。 近年, 量子ビットを分光器として用いる実験が盛んに行われている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Charge noise with a power-law spectrum poses a significant challenge to high-fidelity operation of spin qubits in semiconductor devices. Recently, considerable experimental work characterized this noise using qubits as spectrometers. It apparently arises from a collection of two-level fluctuating electric dipole systems (TLS). This suggests using the data to infer the positions, orientations, and other physical characteristics of the TLS. We identify a fundamental difficulty in this program: the inference of the TLS parameters is strongly undetermined, since the quantity of data is not sufficient to fix them uniquely. We describe two approaches to deal with this situation. The first approach is a qualitative method based on analytic calculations and simulations of small model systems that recognizes certain patterns. The second approach, more appropriate for detailed data analysis, is a Bayesian computation that assigns probabilities to candidate dipole configurations. We propose that the Brier score, a measure of confidence in the probabilities, can be used as a quantitative tool to judge the efficacy of experimental noise-measurement setups. Together, the analytical and computational Bayesian methods constrain, but do not fix, the density, the positions, the orientations, and the strengths of the dipole noise sources.
• Abstract（参考訳）: パワーロースペクトルを持つ電荷ノイズは、半導体デバイスにおけるスピン量子ビットの高忠実度動作に重大な課題をもたらす。 近年, 量子ビットを分光器として用いる実験が盛んに行われている。 これは2レベル変動電気双極子系(TLS)の集合体に由来する。 これは、データを使用してTLSの位置、向き、その他の物理的特性を推測することを示唆している。 このプログラムの根本的な難しさは,TLSパラメータの推測が厳密に決定されていないことである。 この状況に対処する2つのアプローチについて述べる。 第一のアプローチは、あるパターンを認識する小さなモデル系の解析計算とシミュレーションに基づく定性的手法である。 2つ目のアプローチは、より詳細なデータ解析に適しており、候補双極子構成に確率を割り当てるベイズ計算である。 実験騒音測定装置の有効性を定量的に評価する手段として,確率の信頼度尺度であるブライアスコアが有効であることを示す。 解析的および計算的ベイズ法は共に、密度、位置、方向、および双極子ノイズ源の強度を制約するが、固定しない。

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