論文の概要: Feedback stabilization of multi-qubit Hamiltonian parameters enabled by single-shot measurement-based sequential Monte Carlo
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.26480v1
- Date: Wed, 29 Jul 2026 05:16:17 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-30 21:06:25.545558
- Title: Feedback stabilization of multi-qubit Hamiltonian parameters enabled by single-shot measurement-based sequential Monte Carlo
- Title（参考訳）: 単発計測に基づく連続モンテカルロによるマルチキュービットハミルトンパラメータのフィードバック安定化
- Authors: Hyeongyu Jang, Jaemin Park, Younguk Song, Jinwoong Kim, Hanseo Sohn, Lucas E. A. Stehouwer, Davide Degli Esposti, Giordano Scappucci, Dohun Kim,
- Abstract要約: 単発計測から得られた1ビットのデータを用いて,連続モンテカルロ推定に基づくリアルタイムフィードバックフレームワークを実演する。
正確なパラメータ推定に要する時間を短縮することにより、これらの結果は古典的および量子エレクトロニクスの相乗的発展の重要性を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5462667251616583
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Fast measurement, signal processing, and accurate estimation of Hamiltonian parameters are essential for feedback control in quantum-classical interface circuitry. However, existing frequentist and Bayesian inference methods typically require a large number of measurements to achieve the accuracy needed to mitigate qubit decoherence. Consequently, feedback control of semiconductor qubits has largely been limited to single-qubit frequency stabilization, whereas two-qubit parameter stabilization remains experimentally unexplored. Here, we demonstrate a real-time feedback framework based on sequential Monte Carlo estimation using one bit of data from a single-shot measurement. Using a four-qubit semiconductor quantum dot device, we rapidly estimate individual qubit frequencies, yielding an approximately twofold increase in coherence time compared with a conventional Bayesian strategy. Moreover, sequential two-qubit parameter estimation using two bits of data enables stabilization of qubit-qubit coupling, allowing both quasi-static frequency drift and exchange-interaction noise to be estimated and suppressed. By shortening the time required for precise parameter estimation, these results demonstrate the importance of the synergistic development of classical and quantum electronics for building robust and scalable quantum technologies in fluctuating environments.
- Abstract（参考訳）: 量子古典的インタフェース回路におけるフィードバック制御には、高速測定、信号処理、ハミルトンパラメータの正確な推定が不可欠である。
しかし、既存の頻繁さとベイズ推定法は、通常、キュービットのデコヒーレンスを軽減するのに必要な精度を達成するために、多数の測定を必要とする。
その結果、半導体量子ビットのフィードバック制御は大半が単一量子周波数安定化に限られているのに対し、2量子パラメータ安定化は実験的に未探索のままである。
そこで本研究では,モンテカルロの逐次推定に基づくリアルタイムフィードバックフレームワークについて,単発計測から得られた1ビットのデータを用いて示す。
4量子ビット半導体量子ドットデバイスを用いて、個々の量子ビット周波数を高速に推定し、従来のベイズ戦略と比較してコヒーレンス時間を約2倍に向上させる。
さらに、2ビットのデータを用いた逐次2ビットパラメータ推定により、量子ビット結合の安定化が可能となり、準静周波数ドリフトと交換相互作用ノイズの両方を推定・抑制することができる。
これらの結果は、正確なパラメータ推定に必要な時間を短縮することにより、変動する環境において堅牢でスケーラブルな量子技術を構築するための古典的および量子エレクトロニクスの相乗的発展の重要性を証明している。
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