論文の概要: Impact of gate-voltage noise on silicon spin-qubit variational quantum eigensolvers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.08874v1
- Date: Sun, 07 Jun 2026 23:00:55 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-09 14:42:06.499654
- Title: Impact of gate-voltage noise on silicon spin-qubit variational quantum eigensolvers
- Title（参考訳）: シリコンスピン量子ビット変動量子固有解法におけるゲート電圧ノイズの影響
- Authors: Xinning Wang, Bohdan Khromets, Zachery Merino, Jonathan Baugh,
- Abstract要約: 我々は,シリコン量子ドットプロセッサのためのハードウェア・アルゴリズム協調シミュレーションフレームワークを開発した。
可変交換型2量子ゲートはESR駆動単量子回転よりもノイズに敏感であることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3179882243185598
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum computers offer a route to outperform classical methods in tasks such as molecular simulation, motivating hybrid algorithms like the Variational Quantum Eigensolver (VQE) for near-term devices. Silicon spin qubits are a promising platform for scalable quantum computation, but their performance is limited by hardware imperfections -- most notably charge-noise-induced potential fluctuations and static miscalibration of gate-electrode voltages -- which degrade quantum gate fidelities and, ultimately, algorithmic accuracy. Here we develop a hardware-algorithm co-simulation framework for silicon quantum-dot processors that links 3D electrostatics to effective $g$-factors and exchange couplings, and propagates voltage-level noise through realistic control pulses. Using VQE for $\mathrm{H}_2$ ground-state energy estimation as a circuit-level testbed, we study both static scaling/offset errors on the gate-electrode voltages and stochastic fluctuations modeled as random-telegraph noise with tunable amplitudes and switching times. At the gate level, we show that exchange-based two-qubit gates are roughly an order of magnitude more sensitive to these types of noise than ESR-driven single-qubit rotations. Quantum process tomography and Kraus-operator analysis further distinguish coherent and incoherent contributions and quantify the fraction of error that is, in principle, correctable by a compensating unitary. Embedding these noise models into the VQE circuit, we identify regimes of miscalibration strength and noise switching time compatible with chemically accurate energy estimates, and discuss how statistical post-processing based on the full distribution of noisy energy estimates could further improve accuracy.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは、分子シミュレーションや変量量子固有解法(VQE)のようなハイブリッドアルゴリズムの短期デバイスへの動機付けといったタスクにおいて、古典的な手法よりも優れた方法を提供する。
シリコンスピンキュービットはスケーラブルな量子計算のための有望なプラットフォームであるが、その性能はハードウェアの不完全性(特に電荷ノイズによる電位変動とゲート電極電圧の静的誤校正)によって制限されている。
本稿では,3次元静電気を有効$g$-factorと交換結合に結合し,現実的な制御パルスを通じて電圧レベルのノイズを伝搬する,シリコン量子ドットプロセッサのハードウェア・アルゴリズム共振フレームワークを開発する。
VQE for $\mathrm{H}_2$ ground-state energy Estimation as a circuit-level testbed, we study that the static scaling/offset error on the gate-electrode voltages and stochastic fluctuations modeled as random-telegraph noise with tunable amplitudes and switch time。
ゲートレベルでは,交換型2キュービットゲートはESR駆動の単一キュービット回転よりも,これらのノイズにほぼ敏感であることを示す。
量子プロセストモグラフィとクラウス演算解析は、コヒーレントかつ非コヒーレントな寄与をさらに区別し、原理上、補償ユニタリによって修正可能な誤差の分数を定量化する。
これらのノイズモデルをVQE回路に埋め込み、化学的に正確なエネルギー推定に適合する誤校正強度とノイズ切替時間の条件を特定し、ノイズエネルギー推定の完全な分布に基づく統計的後処理が精度をさらに向上させるかについて議論する。
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