一开尔文以上自旋量子比特的高保真操作与算法初始化
量子物理
2024-04-03 v2
摘要
将量子比特编码于半导体自旋载体中，已被认为是实现可光刻制备且大规模集成的商用量子计算机的一种有前景的途径。然而，优势量子应用所需的大量量子比特的运行将产生超过毫开尔文温度低温恒温器可用制冷量的热负载。随着规模化加速，在 1 开尔文以上建立容错运行变得势在必行，因为此处的制冷量高出数个数量级。在此，我们在 1 开尔文以上调控并运行硅中的自旋量子比特，其保真度处于此类温度下容错运行所需的范围。我们设计了一种算法初始化协议，即使热能远高于量子比特能量，也能制备纯两量子比特态，并引入射频读出，使读出与初始化的保真度均达到 99.34%。重要的是，我们展示了 99.85% 的单量子比特 Clifford 门保真度，以及 98.92% 的两量子比特门保真度。这些进展克服了高能必须远低于量子比特能量才能实现高保真运行这一根本限制，扫清了可扩展容错量子计算道路上的主要障碍。
引用
@article{arxiv.2308.02111,
title = {High-fidelity operation and algorithmic initialisation of spin qubits above one kelvin},
author = {Jonathan Y. Huang and Rocky Y. Su and Wee Han Lim and MengKe Feng and Barnaby van Straaten and Brandon Severin and Will Gilbert and Nard Dumoulin Stuyck and Tuomo Tanttu and Santiago Serrano and Jesus D. Cifuentes and Ingvild Hansen and Amanda E. Seedhouse and Ensar Vahapoglu and Nikolay V. Abrosimov and Hans-Joachim Pohl and Michael L. W. Thewalt and Fay E. Hudson and Christopher C. Escott and Natalia Ares and Stephen D. Bartlett and Andrea Morello and Andre Saraiva and Arne Laucht and Andrew S. Dzurak and Chih Hwan Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.02111},
year = {2024}
}