硅自旋量子比特在相关噪声下的规模化

实现容错量子计算的关键在于具备可规模化且兼容量子纠错（QEC）的硬件。硅自旋量子比特因其兼容工业制造工艺且占据纳米尺度而成为领先的硬件候选者， potentially 在芯片上容纳数百万个量子比特。然而，其针对 QEC 的适用性仍存疑问，因为量子比特紧密 Proximity 自然产生空间相关噪声。这些相关性增加了同时错误发生的可能性，削弱了 QEC 所依赖的冗余性。本文量化了五量子比特硅阵列中噪声相关性的空间范围，并评估了其对 QEC 的影响。我们识别出两种不同的相关噪声来源：产生完全相关波动的全球磁场漂移，以及来自双瓣振荡器的电荷噪声产生的短程相关性，在相邻量子比特之间衰减。尽管磁场漂移代表一个可能危及 QEC 的关键相关噪声源且可被缓解，但测量到的电荷噪声相关性适中、可电调节且与容错运行兼容，所需的量子比特开销最小。我们的结果为相关噪声提供了定量基准，并阐明了此类相关性如何影响可扩展量子比特阵列中量子纠错的可行性。