論文の概要: A digitally controlled silicon quantum processing unit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.16216v1
• Date: Fri, 17 Apr 2026 16:25:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-20 22:00:20.004569
• Title: A digitally controlled silicon quantum processing unit
• Title（参考訳）: ディジタル制御シリコン量子処理ユニット
• Authors: Members of the HRL Quantum Team, Collaborators, :, Michael Abraham, Edwin Acuna, Tower S. Adams, Moonmoon Akmal, Matthew R. Alfaro, I. Alvarado, Jacob Amontree, Carter Andrews, Reed W. Andrews, Michael Antcliffe, Andre R. Aséncio, Ryan M. Avila Batres, Cynthia D. Baringer, David W. Barnes, Katherine M. Beech, Russell G. Blakey, Zachery T. Bloom, Aaron J. Bluestone, Jacob Z. Blumoff, Matthew G. Borselli, Koel A. Bose, Brydon Boyd, Jacob T. Boyer, Teresa L. Brecht, Christopher C. Brough, Rex A. Brown, Steven L. Brown, Tyler A. Cain, John B. Carpenter, Stephen Carr, Faustin W. Carter, Mitchell Casanova, Jacob L. Chambers, Matthew D. Chambers, Khamsorn L. Chanthavong, James M. Chappell, Rhian Chavez, Kevin C. Chen, Peter S. Chen, Maxwell D. Choi, Krishna Choudhary, Matthew N. H. Chow, Justin E. Christensen, Aaron M. Chronister, Andrew M. Clapper, Abigail A. Coker, Michael D. Cornelius, Albert E. Cosand, Ian T. Counts, Edward T. Croke, Gregory M. Crosswhite, Erik S. Daniel, Tuan A. Dao, Dominic Daprano, Tiffany Davis, Neha Deshpande, Rachel S. Dey, D. Scott Diamond, Claire E. Dickerson, J. P. Dodson, James B. Dragan, Marc Dvorak, Lisa F. Edge, Charles R. Elliott, Kenneth R. Elliott, Kevin Eng, Jacob Fast, Colin P. Feeney, David J. Fialkow, Dylan H. Finestone, Micha N. Fireman, Bryan H. Fong, Trevor M. Fowler, Sean Frazier, Kiera L. Fuller, Christina A. C. Garcia, Kacy L. Garstka, Kara C. Garvey, Zachary A. Geiger, Galen R. Gledhill, Caleigh M. Goodwin-Schoen, Joseph L. Goralka, Bradley W. Greene, Hrayr K. Gurgenian, Sieu D. Ha, Wonill Ha, Nathanial R. Hapeman, Brooke M. Hardesty, Jim W. Harrington, Patrick M. Harrington, Thomas R. B. Harris, Ben M. Harrison, Anthony T. Hatke, Robert R. Hayes, Kevin He, Raul Hernandez Garcia, Ryan M. Hickey, Jocelyn Hicks-Garner, Alex Hirman, Donald A. Hitko, David Ho, Holland Y. Ho, Vinh S. Ho, nathan holman, Adam Holmes, Nerys Huffman, Daniel R. Hulbert, Eric B. Isaacs, Clayton A. C. Jackson, Logan Jaeger, Ian Jenkins, Cameron Jennings, Paul C. Jerger, B. Johnson, Aaron M. Jones, Michael P. Jura, Adour V. Kabakian, Raj M. Katti, Tyler Keating, Joseph Kerckhoff, Joseph D. Kern, Isaac Khalaf, Aditya Kher, Jake J. Kim, Erich W. Kinder, Andrey A. Kiselev, William F. Koehl, Patrick W. Krantz, Thaddeus D. Ladd, Pierce G. Laing, Sanaaya Lakdawala, Nathan J. Lang, Robert Lanza, Elias Lawson-Fox, Dustin Le, Kangmu Lee, Nathan R. A. Lee, Jaime Lerma, Mark P. Levendorf, Alwina R. Liu, Henry Lizarraga, Aurelio Lopez, Hoa C. Ly, Torrey T. Lyons, Theodore K. Macioce, Matthew M. Mackey, John K. Maeda, Ryan M. Martin, Daniel S. Matic, Justine W. Matten, Gavin C. Mazur, Max S. McCready, Olivia Means, Kevin E. Millner, Ivan Milosavljevic, Matthew Morris, Susan L. Morton, Samuel Mumford, Bryce D. Murley, Robert G. Nagele, Taro A. Naoi, Cameron R. Nelson, Georgia A. Newman, David B. Nguyen, Tina Niknejad, Rebecca N. Nishide, Liam C. O'Brien, Colin B. E. O'Keefe, Riley P. O'Neil, Andrew E. Oriani, Anthony F. Ortiz, John J. Ottusch, Andrew Pan, Pamela R. Patterson, Uttam Paudel, Julius C. Perez, Christi A. Peterson, Vu T. Phan, Nickolas H. Pilgram, Clifford E. Plesha, Winston Pouse, Eric M. Prophet, Daniel R. Queen, Nicholas Quirk, Kate Raach, Matthew T. Rakher, Matthew D. Reed, Brandon D. Reynolds, Zechariah Rogers, Yakov Royter, Matthew J. Ruiz, Golam Sabbir, Roshan Sajjad, Christopher D. Sanborn, Rachel H. Sarmiento, Christian J. Schnaible, Cole Scott, Nicholas M. Sebastiani, Eric M. Segall, Adalberto Sicairos, Shariq Siddiqui, Kartik Singh, Aaron Smith, Daniel E. Smith, Robert S. Smith, Sarah F. Sontag, Emilio A. Sovero, Kevin C. Staley, Andrea Su, June Suh, Bo Sun, Danny Sun, Christopher M. Swank, Noah Swimmer, Mariano J. Taboada, Bryan J. Thomas, Yessica Torres, Jeremy W. Touve, Alan Tran, Ivan Tran, Chantang Tsen, Skylar Turner, Miguel Valencia, Irma Valles, James R. van Meter, Nicholas D. VanRensselaer, Franklin Vartanian, Daniel Volya, Zachary J. Vrba, Phuong Hong Vu, Annette L. Wagner, John Wallner, Michael P. Walsh, Shuoqin Wang, Tong Wang, Daniel R. Ward, Aaron J. Weinstein, Terry B. Welch, Thomas V. Westrick, Evan T. White, Randall M. White, Samuel J. Whiteley, Gananath Wijeratne, Parker Williams, Jack T. Wilson, Courtney P. Wilt, Deborah E. Winklea, Onnik Yaglioglu, Daniel Yap, Clifford S. YoungSciortino, Daniel Zehnder, Andrew Ziegler,
• Abstract要約: シリコン交換専用(EO)量子ビットは、制御信号の単純さと先進半導体製造との互換性のため、強い候補モダリティである。 ここでは、カスタム設計の極低温CMOSコントローラ、新しい高密度超伝導リボンケーブル、低ノイズEO量子ビットデバイスからなる量子処理ユニットを紹介する。 量子チップは、54個の交換結合量子ドットからなる3レールアレイを備え、最大18個のEO量子ビットをホストする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.035870341095868
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Commercially-relevant quantum computers will require large numbers of high-performing qubits that can be manufactured, integrated, and controlled at scale. Silicon exchange-only (EO) qubits are a strong candidate modality due to their control-signal simplicity and compatibility with advanced semiconductor manufacturing, but questions remain around the achievability of sufficiently low noise and a scalable control and wiring solution. Here we introduce a quantum processing unit composed of a custom-designed cryogenic CMOS controller, a novel high-density superconducting ribbon cable, and a low-noise EO qubit device. The quantum chip features a three-rail array of 54 exchange-coupled quantum dots, configurable to host up to 18 EO qubits. We integrate and use these components to demonstrate qubit performance for both single-qubit and entangling operations that advances the EO state of the art by an order of magnitude. We further validate this system by implementing a distance-5 repetition code and a quantum error detecting code then make detailed comparisons with simulations. Our approach facilitates a utility-scale quantum computer with manageable operational and capital requirements.
• Abstract（参考訳）: 商業的に関連する量子コンピュータは、大規模に製造、統合、制御できる多数の高性能キュービットを必要とする。 シリコン交換専用(EO)量子ビットは、制御信号の単純さと先進半導体製造との互換性のため、強い候補となるが、十分な低ノイズとスケーラブルな制御および配線ソリューションの達成性に関する疑問が残る。 ここでは、カスタム設計の極低温CMOSコントローラ、新しい高密度超伝導リボンケーブル、低ノイズEO量子ビットデバイスからなる量子処理ユニットを紹介する。 量子チップは、54個の交換結合量子ドットからなる3レールアレイを備えており、最大18個のEO量子ビットをホストできる。 我々はこれらのコンポーネントを統合して、EO状態を桁違いに向上する単一量子ビットおよびエンタングリング操作の量子ビット性能を実証する。 さらに,距離5繰り返し符号と量子誤り検出符号を実装し,シミュレーションとの比較を行った。 我々のアプローチは、管理可能な運用および資本要件を備えた実用規模の量子コンピュータを促進する。

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