論文の概要: 3D tomography of exchange phase in a Si/SiGe quantum dot device

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.16025v1
• Date: Tue, 17 Mar 2026 00:17:02 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-18 17:42:07.05158
• Title: 3D tomography of exchange phase in a Si/SiGe quantum dot device
• Title（参考訳）: Si/SiGe量子ドットデバイスにおける交換相の3次元トモグラフィ
• Authors: Dylan Albrecht, Sarah Thompson, N. Tobias Jacobson, Ryan Jock,
• Abstract要約: 交換相互作用係数$J(mathbfV)$を抽出することは、障害を理解し、デバイスの性能を忠実にシミュレートし、高い忠実度でスピン量子ビットを操作するために重要である。 累積位相を明らかにするための最初の2つの課題、$(mathbfV)$に取り組みます。 本研究では,スピンキュービットデバイスのための3次元位相体積を2次元計測シーケンスから頑健に抽出し,モデル化するために,幅広い分野の手法を取り入れた。
• 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: The exchange interaction is a foundational building block for the operation of spin-based quantum processors. Extracting the exchange interaction coefficient $J(\mathbf{V})$, as a function of gate electrode voltages, is important for understanding disorder, faithfully simulating device performance, and operating spin qubits with high fidelity. Typical coherent measurements of exchange in spin qubit devices yield a modulated cosine of an accumulated phase, which in turn is the time integral of exchange. As such, extracting $J(\mathbf{V})$ from experimental data is difficult due to the ambiguity of inverting a cosine, the sensitivity to noise when unwrapping phase, as well as the problem of inverting the integral. As a step toward obtaining $J(\mathbf{V})$, we tackle the first two challenges to reveal the accumulated phase, $φ(\mathbf{V})$. We incorporate techniques from a wide range of fields to robustly extract and model a 3D phase volume for spin qubit devices from a sequence of 2D measurements. In particular, we present a measurement technique to obtain the wrapped phase, as done in phase-shifting digital holography, and utilize the max-flow/min-cut phase unwrapping method (PUMA) to unwrap the phase in 3D voltage space. We show this method is robust to the minimal observed drift in the device, which we confirm by increasing scan resolution. Upon building a model of the extracted phase, we optimize over the model to locate a minimal-gradient $π$ exchange pulse point in voltage space. Our measurement protocol may provide detailed information useful for understanding the origins of device variability governing device yield, enable calibrating device models to specific devices during operation for more sophisticated error attribution, and enable a systematic optimization of qubit control. We anticipate that the methods presented here may be applicable to other qubit platforms.
• Abstract（参考訳）: 交換相互作用はスピンベースの量子プロセッサの動作のための基礎的な構成要素である。 ゲート電極電圧の関数として交換相互作用係数$J(\mathbf{V})$を抽出することは、障害を理解し、デバイス性能を忠実にシミュレートし、高い忠実度でスピン量子ビットを操作するために重要である。 スピン量子ビットデバイスにおける交換の典型的なコヒーレントな測定は、蓄積された位相の変調されたコサインを生成する。 したがって、実験データから$J(\mathbf{V})$を抽出することは、コサインの反転のあいまいさや、位相の切り離し時のノイズに対する感度、積分の反転の問題から困難である。 J(\mathbf{V})$を得るためのステップとして、蓄積した位相を明らかにするための最初の2つの課題、$φ(\mathbf{V})$に取り組む。 本研究では,スピンキュービットデバイスのための3次元位相体積を2次元計測シーケンスから頑健に抽出し,モデル化するために,幅広い分野の手法を取り入れた。 特に、位相シフトデジタルホログラフィーにおいて、ラップ位相を得るための計測手法を提案し、3次元電圧空間で位相を解放するために最大流量/最小カット位相解放法(PUMA)を用いる。 この手法はデバイス内の最小のドリフトに対して頑健であり,スキャン分解能の増大によって確認される。 抽出した位相のモデルを構築する際に、電圧空間内の最小勾配の$π$交換パルス点を見つけるよう、モデル上で最適化する。 我々の測定プロトコルは、デバイス可変性管理装置の収量の起源を理解するのに有用な詳細な情報を提供し、操作中にデバイスモデルを特定のデバイスに校正し、より洗練されたエラー属性を付与し、キュービット制御の体系的な最適化を可能にする。 ここで提示される方法は、他のキュービットプラットフォームに適用可能であることを期待する。

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