論文の概要: HPC-Accelerated Simulation and Calibration for Silicon Quantum Dots

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.13330v1
• Date: Mon, 17 Nov 2025 13:04:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-18 14:36:25.217132
• Title: HPC-Accelerated Simulation and Calibration for Silicon Quantum Dots
• Title（参考訳）: シリコン量子ドットのHPC加速シミュレーションと校正
• Authors: Dhilan Nag, Suhun Kim, Cole Johnson, Collin Sumrell,
• Abstract要約: 量子コンピュータ(QC)は、今日の先進スーパーコンピュータよりもはるかに高速に重要な問題を解く可能性がある。 1つの大きな課題は、量子ビット上のユニタリを実現するためにロバストパルスを設計することである。 ターゲットのユニタリに対してパルスを生成する高速なJAX対応シミュレータであるQalibrateを実装した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum computers (QCs) have the potential to solve critical problems significantly faster than today's most advanced supercomputers. One major challenge in realizing this technology is designing robust electrostatic pulses to realize unitaries on qubits. Current practice when calibrating unitaries involves recursive experimentation to find the highest-fidelity pulses. To accelerate this process for experimentalists, we implement Qalibrate, a fast, JAX-enabled simulator that generates pulses given target unitaries. Specifically, we generate a propagator that models the time evolution of three-electron spin qubits and integrate our gradient-based optimizer to generate the pulses. The simulation involves solving the Lindblad master equation, which we parallelize by employing an approximation of the time evolution called the Magnus expansion. Qalibrate shows up to a 34x speedup compared to an existing ODE simulator, making progress towards generating robust pulses for n-qubit systems.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータ(QC)は、今日の先進スーパーコンピュータよりもはるかに高速に重要な問題を解く可能性がある。 この技術を実現する上での大きな課題のひとつは、量子ビット上のユニタリを実現するために、堅牢な静電パルスを設計することである。 ユニタリを校正する現在の実践は、最も忠実なパルスを見つけるための再帰的な実験である。 この過程を実験者向けに高速化するために、ターゲットユニタリのパルスを生成する高速なJAX対応シミュレータであるQalibrateを実装した。 具体的には、3電子スピン量子ビットの時間発展をモデル化し、勾配に基づくオプティマイザを統合してパルスを生成するプロパゲータを生成する。 このシミュレーションは、Magnus展開と呼ばれる時間進化の近似を用いて並列化するリンドブラッドマスター方程式を解くことを含む。 Qalibrateは既存のODEシミュレータと比べて34倍のスピードアップを示し、nビット系に対して堅牢なパルスを生成する。

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