硅基高保真双量子比特门误差变化评估
量子物理
2024-09-24 v3 介观与纳米尺度物理
摘要
在多量子比特系统性能中，持续实现高保真纠缠操作至关重要，也是实现容错量子处理器的关键因素。固态平台尤其暴露于由材料引起的比特间差异所导致的误差，这造成性能不一致。本文研究自旋量子比特处理器中的误差，并将其与物理起源相联系。我们利用该知识，在技术重要的硅金属-氧化物-半导体（SiMOS）量子点平台上展示了上述 99% 保真度的双量子比特门的一致且可重复操作。我们通过分析多个器件在大量试验与较长时间中的物理误差与保真度，对这些操作开展详细研究，以确保捕捉到变化与最常见误差类型。物理误差源包括单量子比特上的慢核噪声与电噪声，以及上下文噪声。噪声源的识别可用于将性能维持在容差内，并为未来器件制造提供信息。此外，我们研究了量子比特设计、反馈系统与鲁棒门对实现可扩展高保真控制策略的影响。这些结果通过使用三种不同表征方法取得，我们测得纠缠门保真度介于 96.8% 至 99.8%。我们的分析工具识别了量子比特退化的原因，并提供了理解其物理机制的途径。这些结果凸显了将硅基自旋量子比特扩展为全规模量子处理器的能力与挑战。
引用
@article{arxiv.2303.04090,
title = {Assessment of error variation in high-fidelity two-qubit gates in silicon},
author = {Tuomo Tanttu and Wee Han Lim and Jonathan Y. Huang and Nard Dumoulin Stuyck and Will Gilbert and Rocky Y. Su and MengKe Feng and Jesus D. Cifuentes and Amanda E. Seedhouse and Stefan K. Seritan and Corey I. Ostrove and Kenneth M. Rudinger and Ross C. C. Leon and Wister Huang and Christopher C. Escott and Kohei M. Itoh and Nikolay V. Abrosimov and Hans-Joachim Pohl and Michael L. W. Thewalt and Fay E. Hudson and Robin Blume-Kohout and Stephen D. Bartlett and Andrea Morello and Arne Laucht and Chih Hwan Yang and Andre Saraiva and Andrew S. Dzurak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.04090},
year = {2024}
}