1Materjalide osakond, Oxfordi ülikool, Oxford OX1 3PH, Ühendkuningriik
2Baseli ülikooli füüsikaosakond, 4056 Basel, Šveits
3Arvuti- ja matemaatikateaduste kool ja AIML, Adelaide'i ülikool, SA 5005, Austraalia
4Tehnikateaduste osakond, Oxfordi Ülikool, Oxford OX1 3PJ, Ühendkuningriik
Kas see artikkel on huvitav või soovite arutada? Scite või jätke SciRate'i kommentaar.
Abstraktne
Pauli spin-blokaadi (PSB) saab kasutada suurepärase ressursina spin-kubiti lähtestamiseks ja lugemiseks isegi kõrgetel temperatuuridel, kuid seda võib olla raske tuvastada. Esitame masinõppe algoritmi, mis on võimeline automaatselt tuvastama PSB-d, kasutades laengu transpordi mõõtmisi. PSB-andmete nappusest hoidutakse, treenides algoritmi simuleeritud andmetega ja kasutades seadmetevahelist valideerimist. Näitame oma lähenemisviisi räni väljatransistorseadmele ja teatame erinevate katseseadmete 96% täpsusest, mis annab tunnistust selle kohta, et lähenemisviis on seadme varieeruvuse suhtes vastupidav. Meie algoritm, mis on oluline samm täisautomaatse kubiti häälestamise realiseerimiseks, on eeldatavasti kasutatav igat tüüpi kvantpunktiseadmetes.
Esiletõstetud pilt: Pauli pöörlemisblokaadi detektori illustratsioon
Populaarne kokkuvõte
► BibTeX-i andmed
► Viited
[1] Daniel Loss ja David P DiVincenzo. Kvantarvutus kvantpunktidega. Physical Review A, 57 (1): 120, 1998. 10.1103/PhysRevA.57.120.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.57.120
[2] LMK Vandersypen, H Bluhm, JS Clarke, AS Dzurak, R Ishihara, A Morello, DJ Reilly, LR Schreiber ja M Veldhorst. Kvantpunktides ja doonorites liidestavad spin-kubitid – kuumad, tihedad ja sidusad. npj Quantum Information, 3 (1): 1–10, 2017. 10.1038/s41534-017-0038-y.
https:///doi.org/10.1038/s41534-017-0038-y
[3] Toivo Hensgens, Takafumi Fujita, Laurens Janssen, Xiao Li, CJ Van Diepen, Christian Reichl, Werner Wegscheider, S Das Sarma ja Lieven MK Vandersypen. Fermi-Hubbardi mudeli kvantsimulatsioon pooljuhtide kvantpunktide massiivi abil. Nature, 548 (7665): 70–73, 2017. 10.1038/nature23022.
https:///doi.org/10.1038/nature23022
[4] Menno Veldhorst, CH Yang, JCC Hwang, W Huang, JP Dehollain, JT Muhonen, S Simmons, A Laucht, FE Hudson, Kohei M Itoh jt. Kahe qubit loogikavärav ränist. Nature, 526 (7573): 410–414, 2015. 10.1038/nature15263.
https:///doi.org/10.1038/nature15263
[5] Pascal Cerfontaine, Tim Botzem, Julian Ritzmann, Simon Sebastian Humpohl, Arne Ludwig, Dieter Schuh, Dominique Bougeard, Andreas D Wieck ja Hendrik Bluhm. GaAs-põhise singlett-tripleti spin-qubiti suletud ahelaga juhtimine 99.5% väravtäpsusega ja väikese lekkega. Nature Communications, 11 (1): 1–6, 2020. 10.1038/s41467-020-17865-3.
https://doi.org/10.1038/s41467-020-17865-3
[6] Akito Noiri, Kenta Takeda, Takashi Nakajima, Takashi Kobayashi, Amir Sammak, Giordano Scappucci ja Seigo Tarucha. Kiire universaalne kvantvärav, mis ületab räni veataluvuse läve. Nature, 601 (7893): 338–342, 2022. 10.1038/s41586-021-04182-y.
https:///doi.org/10.1038/s41586-021-04182-y
[7] Stephan GJ Philips, Mateusz T Mądzik, Sergey V Amitonov, Sander L de Snoo, Maximilian Russ, Nima Kalhor, Christian Volk, William IL Lawrie, Delphine Brousse, Larysa Tryputen jt. Kuue kubitise räni kvantprotsessori universaalne juhtimine. Nature, 609 (7929): 919–924, 2022. 10.1038/s41586-022-05117-x.
https:///doi.org/10.1038/s41586-022-05117-x
[8] Federico Fedele, Anasua Chatterjee, Saeed Fallahi, Geoffrey C Gardner, Michael J Manfra ja Ferdinand Kuemmeth. Samaaegsed toimingud singlett-triplet-kubittide kahemõõtmelises massiivis. PRX Quantum, 2 (4): 040306, 2021. 10.1103 / PRXQuantum.2.040306.
https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.040306
[9] Luca Petit, HGJ Eenink, M Russ, WIL Lawrie, NW Hendrickx, SGJ Philips, JS Clarke, LMK Vandersypen ja M Veldhorst. Universaalne kvantloogika kuumades räni kubitites. Nature, 580 (7803): 355–359, 2020. 10.1038/s41586-020-2170-7.
https://doi.org/10.1038/s41586-020-2170-7
[10] Chih Heng Yang, RCC Leon, JCC Hwang, Andre Saraiva, Tuomo Tanttu, Wister Huang, J Camirand Lemyre, Kok Wai Chan, KY Tan, Fay E Hudson jt. Ränikvantprotsessori elemendi töö üle ühe kelvini. Nature, 580 (7803): 350–354, 2020. 10.1038/s41586-020-2171-6.
https://doi.org/10.1038/s41586-020-2171-6
[11] Leon C Camenzind, Simon Geyer, Andreas Fuhrer, Richard J Warburton, Dominik M Zumbühl ja Andreas V Kuhlmann. Auk spin qubit ribi väljatransistoris üle 4 kelvini. Nature Electronics, 5 (3): 178–183, 2022. 10.1038/s41928-022-00722-0.
https://doi.org/10.1038/s41928-022-00722-0
[12] Ronald Hanson, Leo P Kouwenhoven, Jason R Petta, Seigo Tarucha ja Lieven MK Vandersypen. Pöörleb mõne elektroniga kvantpunktides. Reviews of Modern Physics, 79 (4): 1217, 2007. 10.1103/RevModPhys.79.1217.
https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.79.1217
[13] Luca Petit, Maximilian Russ, Gertjan HGJ Eenink, William IL Lawrie, James S Clarke, Lieven MK Vandersypen ja Menno Veldhorst. Ühe kubitise pöörde ja kahe kubitiga väravate projekteerimine ja integreerimine ränis üle ühe kelvini. Sidematerjalid, 3 (1): 82, 2022. 10.1038/s43246-022-00304-9.
https://doi.org/10.1038/s43246-022-00304-9
[14] J Darulová, SJ Pauka, N Wiebe, KW Chan, GC Gardener, MJ Manfra, MC Cassidy ja Matthias Troyer. Paisuga määratletud kvantpunktide autonoomne häälestamine ja laengu oleku tuvastamine. Physical Review Applied, 13 (5): 054005, 2020. 10.1103/PhysRevApplied.13.054005.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevApplied.13.054005
[15] H Moon, DT Lennon, J Kirkpatrick, NM van Esbroeck, LC Camenzind, Liuqi Yu, F Vigneau, DM Zumbühl, G Andrew D Briggs, MA Osborne jt. Masinõpe võimaldab kvantseadme täiesti automaatset häälestamist kiiremini kui inimeksperdid. Nature Communications, 11 (1): 1–10, 2020. 10.1038/s41467-020-17835-9.
https://doi.org/10.1038/s41467-020-17835-9
[16] Brandon Severin, Dominic T Lennon, Leon C Camenzind, Florian Vigneau, F Fedele, D Jirovec, A Ballabio, D Chrastina, G Isella, M de Kruijf jt. Räni- ja SiGe-põhiste kvantseadmete ristarhitektuurne häälestamine masinõppe abil. arXiv eeltrükk arXiv:2107.12975, 2021. 10.48550/arXiv.2107.12975.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2107.12975
arXiv: 2107.12975
[17] Timothy A Baart, Pieter T Eendebak, Christian Reichl, Werner Wegscheider ja Lieven MK Vandersypen. Pooljuhtide topeltkvantpunktide arvutiautomaatne häälestamine ühe elektroni režiimile. Applied Physics Letters, 108 (21): 213104, 2016. 10.1063/1.4952624.
https:///doi.org/10.1063/1.4952624
[18] Sandesh S Kalantre, Justyna P Zwolak, Stephen Ragole, Xingyao Wu, Neil M Zimmerman, Michael D Stewart ja Jacob M Taylor. Masinõppe tehnikad oleku tuvastamiseks ja automaatseks häälestamiseks kvantpunktides. npj Quantum Information, 5 (1): 1–10, 2019. 10.1038/s41534-018-0118-7.
https://doi.org/10.1038/s41534-018-0118-7
[19] Justyna P Zwolak, Thomas McJunkin, Sandesh S Kalantre, JP Dodson, ER MacQuarrie, DE Savage, MG Lagally, SN Coppersmith, Mark A Eriksson ja Jacob M Taylor. Topeltpunktiga seadmete automaathäälestus kohapeal masinõppega. Physical Review Applied, 13 (3): 034075, 2020. 10.1103/PhysRevApplied.13.034075.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevApplied.13.034075
[20] V Nguyen, SB Orbell, Dominic T Lennon, Hyungil Moon, Florian Vigneau, Leon C Camenzind, Liuqi Yu, Dominik M Zumbühl, G Andrew D Briggs, Michael A Osborne jt. Sügav tugevdusõpe kvantseadmete tõhusaks mõõtmiseks. npj Quantum Information, 7 (1): 1–9, 2021. 10.1038/s41534-021-00434-x.
https:///doi.org/10.1038/s41534-021-00434-x
[21] Justyna P Zwolak, Thomas McJunkin, Sandesh S Kalantre, Samuel F Neyens, ER MacQuarrie, Mark A Eriksson ja Jacob M Taylor. Kiirpõhine raamistik oleku tuvastamiseks kvantpunktseadmetes. PRX Quantum, 2 (2): 020335, 2021. 10.1103 / PRXQuantum.2.020335.
https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.020335
[22] NM van Esbroeck, DT Lennon, H Moon, V Nguyen, F Vigneau, LC Camenzind, L Yu, DM Zumbühl, GAD Briggs, Dino Sejdinovic jt. Kvantseadmete peenhäälestus, kasutades järelevalveta manustamisõpet. New Journal of Physics, 22 (9): 095003, 2020. 10.1088/1367-2630/abb64c.
https:///doi.org/10.1088/1367-2630/abb64c
[23] Julian D Teske, Simon Sebastian Humpohl, René Otten, Patrick Bethke, Pascal Cerfontaine, Jonas Dedden, Arne Ludwig, Andreas D Wieck ja Hendrik Bluhm. Masinõppe lähenemisviis pooljuhtide spin-qubittide automatiseeritud peenhäälestamiseks. Applied Physics Letters, 114 (13): 133102, 2019. 10.1063/1.5088412.
https:///doi.org/10.1063/1.5088412
[24] CJ Van Diepen, Pieter T Eendebak, Bruno T Buijtendorp, Uditendu Mukhopadhyay, Takafumi Fujita, Christian Reichl, Werner Wegscheider ja Lieven MK Vandersypen. Punktidevahelise tunneli automaatne häälestamine topeltkvantpunktides. Applied Physics Letters, 113 (3): 033101, 2018. 10.1063/1.5031034.
https:///doi.org/10.1063/1.5031034
[25] Tim Botzem, Michael D Shulman, Sandra Foletti, Shannon P Harvey, Oliver E Dial, Patrick Bethke, Pascal Cerfontaine, Robert PG McNeil, Diana Mahalu, Vladimir Umansky jt. Pooljuhtide spin-kubittide häälestusmeetodid. Physical Review Applied, 10 (5): 054026, 2018. 10.1103/PhysRevApplied.10.054026.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevApplied.10.054026
[26] David L Craig, Hyungil Moon, Federico Fedele, Dominic T Lennon, Barnaby van Straaten, Florian Vigneau, Leon C Camenzind, Dominik M Zumbühl, G Andrew D Briggs, Michael A Osborne, Dino Seijdinovic ja Natalia Ares. Kvantseadmete tegelikkuse lõhe ületamine füüsikateadliku masinõppega. arXiv eeltrükk arXiv:2111.11285, 2021. 10.48550/arXiv.2111.11285.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2111.11285
arXiv: 2111.11285
[27] Stefanie Czischek, Victor Yon, Marc-Antoine Genest, Marc-Antoine Roux, Sophie Rochette, Julien Camirand Lemyre, Mathieu Moras, Michel Pioro-Ladrière, Dominique Drouin, Yann Beilliard jt. Miniaturiseerivad närvivõrgud laengu oleku automaatseks häälestamiseks kvantpunktides. Masinõpe: Science and Technology, 3 (1): 015001, 2021. 10.1088/2632-2153/ac34db.
https:///doi.org/10.1088/2632-2153/ac34db
[28] Renato Durrer, Benedikt Kratochwil, Jonne V Koski, Andreas J Landig, Christian Reichl, Werner Wegscheider, Thomas Ihn ja Eliska Greplova. Topeltkvantpunktide automaatne häälestamine kindlatesse laenguolekutesse, kasutades närvivõrke. Physical Review Applied, 13 (5): 054019, 2020. 10.1103/PhysRevApplied.13.054019.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevApplied.13.054019
[29] Maxime Lapointe-Major, Olivier Germain, J Camirand Lemyre, Dany Lachance-Quirion, Sophie Rochette, F Camirand Lemyre ja Michel Pioro-Ladrière. Algoritm kvantpunkti automatiseeritud häälestamiseks üheelektroni režiimi. Physical Review B, 102 (8): 085301, 2020. 10.1103/PhysRevB.102.085301.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.102.085301
[30] Yuta Matsumoto, Takafumi Fujita, Arne Ludwig, Andreas D Wieck, Kazunori Komatani ja Akira Oiwa. Ühekordse elektronide spinni näitude mürakindel klassifikatsioon sügava närvivõrgu abil. npj Quantum Information, 7 (1): 1–7, 2021. 10.1038/s41534-021-00470-7.
https://doi.org/10.1038/s41534-021-00470-7
[31] Jana Darulová, Matthias Troyer ja Maja C Cassidy. Sünteetiliste ja eksperimentaalsete koolitusandmete hindamine juhendatud masinõppes, mida kasutatakse kvantpunktide laengu oleku tuvastamiseks. Masinõpe: teadus ja tehnoloogia, 2021. 10.1088/2632-2153/ac104c.
https:///doi.org/10.1088/2632-2153/ac104c
[32] Simon Geyer, Leon C Camenzind, Lukas Czornomaz, Veeresh Deshpande, Andreas Fuhrer, Richard J Warburton, Dominik M Zumbühl ja Andreas V Kuhlmann. Isejoonduvad väravad skaleeritava räni kvantarvutuse jaoks. Applied Physics Letters, 118 (10): 104004, 2021. 10.1063/5.0036520.
https:///doi.org/10.1063/5.0036520
[33] Franck HL Koppens, Joshua A Folk, Jeroen M Elzerman, Ronald Hanson, LH Willems Van Beveren, Ivo T Vink, Hans-Peter Tranitz, Werner Wegscheider, Leo P Kouwenhoven ja Lieven MK Vandersypen. Singleti-tripleti segunemise juhtimine ja tuvastamine juhuslikus tuumaväljas. Science, 309 (5739): 1346–1350, 2005. 10.1126/teadus.1113719.
https:///doi.org/10.1126/science.1113719
[34] Matthias Brauns, Joost Ridderbos, Ang Li, Erik PAM Bakkers, Wilfred G Van Der Wiel ja Floris A Zwanenburg. Anisotroopne pauli spin-blokaad augu kvantpunktides. Physical Review B, 94 (4): 041411, 2016. 10.1103/PhysRevB.94.041411.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.94.041411
[35] J Danon ja Yu V Nazarov. Pauli spin-blokaad tugeva spin-orbiidi sidestuse juuresolekul. Physical Review B, 80 (4): 041301, 2009. 10.1103/PhysRevB.80.041301.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.80.041301
[36] S Nadj-Perge, SM Frolov, JWW Van Tilburg, J Danon, Yu V Nazarov, R Algra, EPAM Bakkers ja LP Kouwenhoven. Spin-orbiidi ja ülipeente interaktsioonide mõjude lahutamine spin-blokaadile. Physical Review B, 81 (20): 201305, 2010. 10.1103/PhysRevB.81.201305.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.81.201305
[37] Ruoyu Li, Fay E Hudson, Andrew S Dzurak ja Alexander R Hamilton. Pauli keerutab räni topeltkvantpunkti raskete aukude blokaadi. Nano Letters, 15 (11): 7314–7318, 2015. 10.1021/acs.nanolett.5b02561.
https:///doi.org/10.1021/acs.nanolett.5b02561
[38] FNM Froning, MJ Rančić, B Hetényi, S Bosco, MK Rehmann, Ang Li, Erik PAM Bakkers, Floris Arnoud Zwanenburg, Daniel Loss, DM Zumbühl jt. Tugev spin-orbiidi interaktsioon ja aukude spinnide g-teguri renormaliseerimine Ge / Si nanojuhtme kvantpunktides. Physical Review Research, 3 (1): 013081, 2021. 10.1103/PhysRevResearch.3.013081.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevResearch.3.013081
[39] TH Stoof ja Yu V Nazarov. Ajast sõltuv resonantstunneldamine kahe diskreetse oleku kaudu. Physical Review B, 53 (3): 1050, 1996. 10.1103/PhysRevB.53.1050.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.53.1050
[40] Kaiming He, Xiangyu Zhang, Shaoqing Ren ja Jian Sun. Sügav jääkõpe pildi tuvastamiseks. Väljaandes IEEE arvutinägemise ja mustrituvastuse konverentsi toimetised, lk 770–778, 2016. 10.1109/CVPR.2016.90.
https:///doi.org/10.1109/CVPR.2016.90
[41] TorchVisioni hooldajad ja kaasautorid. Torchvision: Pytorchi arvutinägemise raamatukogu. https:///github.com/pytorch/vision, 2016.
https:///github.com/pytorch/vision
[42] Yann LeCun, Léon Bottou, Yoshua Bengio ja Patrick Haffner. Gradiendipõhine õpe, mida rakendatakse dokumentide tuvastamisel. Proceedings of IEEE, 86 (11): 2278–2324, 1998. 10.1109/5.726791.
https:///doi.org/10.1109/5.726791
[43] Diederik P Kingma ja Jimmy Ba. Adam: stohhastilise optimeerimise meetod. arXiv eeltrükk arXiv:1412.6980, 2014. 10.48550/arXiv.1412.6980.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1412.6980
arXiv: 1412.6980
[44] Adam Paszke, Sam Gross, Francisco Massa, Adam Lerer, James Bradbury, Gregory Chanan, Trevor Killeen, Zeming Lin, Natalia Gimelshein, Luca Antiga, Alban Desmaison, Andreas Kopf, Edward Yang, Zachary DeVito, Martin Raison, Alykhan Tejani, Sasank Chilamkurthy , Benoit Steiner, Lu Fang, Junjie Bai ja Soumith Chintala. PyTorch: kohustuslik stiil, suure jõudlusega süvaõppe raamatukogu. Toimetajad H. Wallach, H. Larocelle, A. Beygelzimer, F. d'Alché-Buc, E. Fox ja R. Garnett, Advances in Neural Information Processing Systems 32, lk 8024–8035. Curran Associates, Inc., 2019. 10.48550/arXiv.1912.01703.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1912.01703
Viidatud
[1] Ludmila Szulakowska ja Jun Dai, "Hubbardi mudeli kvantsimulaatorite Bayesi automaathäälestus", arXiv: 2210.03077, (2022).
Ülaltoodud tsitaadid on pärit SAO/NASA KUULUTUSED (viimati edukalt värskendatud 2023-08-08 14:42:46). Loend võib olla puudulik, kuna mitte kõik väljaandjad ei esita sobivaid ja täielikke viiteandmeid.
Ei saanud tuua Ristviide viidatud andmete alusel viimase katse ajal 2023-08-08 14:42:44: 10.22331/q-2023-08-08-1077 viidatud andmeid ei saanud Crossrefist tuua. See on normaalne, kui DOI registreeriti hiljuti.
See raamat on avaldatud Quantum all Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) litsents. Autoriõigus jääb algsetele autoriõiguste valdajatele, näiteks autoritele või nende institutsioonidele.
- SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
- PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
- PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
- PlatoESG. Autod/elektrisõidukid, Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
- BlockOffsets. Keskkonnakompensatsiooni omandi ajakohastamine. Juurdepääs siia.
- Allikas: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-08-08-1077/
