1영국 옥스퍼드대학교 재료학과 옥스퍼드 OX1 3PH
2스위스 바젤 4056 바젤 대학교 물리학과
3호주 애들레이드 대학교 컴퓨터 및 수리과학부 및 AIML
4영국 옥스퍼드대학교 공학과, 옥스퍼드 OX1 3PJ
이 논문이 흥미 롭거나 토론하고 싶습니까? SciRate에 댓글을 달거나 댓글 남기기.
추상
Pauli 스핀 차단(PSB)은 고온에서도 스핀 큐비트 초기화 및 판독을 위한 훌륭한 리소스로 사용될 수 있지만 식별하기 어려울 수 있습니다. 전하 수송 측정을 사용하여 PSB를 자동으로 식별할 수 있는 기계 학습 알고리즘을 제시합니다. PSB 데이터의 부족은 시뮬레이션된 데이터로 알고리즘을 교육하고 장치 간 검증을 사용하여 회피됩니다. 우리는 실리콘 전계 효과 트랜지스터 장치에 대한 접근 방식을 시연하고 다양한 테스트 장치에서 96%의 정확도를 보고하여 이 접근 방식이 장치 가변성에 강력하다는 증거를 제공합니다. 완전 자동 큐비트 튜닝을 실현하기 위한 필수 단계인 우리의 알고리즘은 모든 유형의 양자점 장치에 적용할 수 있을 것으로 예상됩니다.
인기 요약
► BibTeX 데이터
► 참고 문헌
[1] 다니엘 로스와 데이비드 P 디빈센조. 양자점을 이용한 양자 계산. 물리적 검토 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 및 M Veldhorst. 양자점과 도너의 스핀 큐비트를 뜨겁고 밀도가 높으며 일관성있게 연결합니다. 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 및 Lieven MK Vandersypen. 반도체 양자점 배열을 사용한 Fermi-Hubbard 모델의 양자 시뮬레이션. 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 등. 실리콘으로 만든 526큐비트 논리 게이트. Nature, 7573 (410): 414–2015, 10.1038. 15263/natureXNUMX.
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 및 Hendrik Bluhm. 99.5%의 게이트 충실도와 낮은 누설을 갖춘 GaAs 기반 단일-삼중 스핀 큐비트의 폐쇄 루프 제어. 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications), 11(1): 1–6, 2020. 10.1038/s41467-020-17865-3.
https://doi.org/10.1038/s41467-020-17865-3
[6] 노이리 아키토, 다케다 켄타, 나카지마 다카시, 고바야시 다카시, 아미르 삼막, 지오다노 스카푸치, 타루차 세이고. 실리콘의 내결함성 임계값을 초과하는 빠른 범용 양자 게이트입니다. 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 등 실리콘 내 609큐비트 양자 프로세서의 범용 제어. Nature, 7929 (919): 924–2022, 10.1038. 41586/s022-05117-XNUMX-x.
https : / /doi.org/ 10.1038 / s41586-022-05117-x
[8] Federico Fedele, Anasua Chatterjee, Saeed Fallahi, Geoffrey C Gardner, Michael J Manfra 및 Ferdinand Kuemmeth. 단일-삼중 큐비트의 2차원 배열에서 동시 작업. PRX Quantum, 4 (040306): 2021, 10.1103. 2.040306/PRXQuantum.XNUMX.
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 및 M Veldhorst. 핫 실리콘 큐비트의 범용 양자 논리. 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 등 580켈빈 이상에서 실리콘 양자 프로세서 유닛 셀의 작동. Nature, 7803 (350): 354–2020, 10.1038. 41586/s020-2171-6-XNUMX.
https://doi.org/10.1038/s41586-020-2171-6
[11] Leon C Camenzind, Simon Geyer, Andreas Fuhrer, Richard J Warburton, Dominik M Zumbühl 및 Andreas V Kuhlmann. 4켈빈 이상의 핀 전계 효과 트랜지스터에 있는 홀 스핀 큐비트. 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 및 Lieven MK Vandersypen. 소수 전자 양자점에서 회전합니다. 현대 물리학 리뷰, 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 및 Menno Veldhorst. 3켈빈 이상의 실리콘에서 단일 큐비트 회전과 1큐비트 게이트를 설계하고 통합합니다. 커뮤니케이션 자료, 82 (2022): 10.1038, 43246. 022/s00304-9-XNUMX-XNUMX.
https://doi.org/10.1038/s43246-022-00304-9
[14] J Darulová, SJ Pauka, N Wiebe, KW Chan, GC Gardener, MJ Manfra, MC Cassidy 및 Matthias Troyer. 게이트 정의 양자점의 자율 튜닝 및 전하 상태 감지. 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, 외. 기계 학습을 통해 인간 전문가보다 빠르게 양자 장치의 완전 자동 조정이 가능합니다. 네이처 커뮤니케이션즈(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 등 기계 학습을 사용한 실리콘 및 SiGe 기반 양자 장치의 아키텍처 간 튜닝. arXiv 사전 인쇄 arXiv:2107.12975, 2021/arXiv.10.48550.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2107.12975
arXiv : 2107.12975
[17] Timothy A Baart, Pieter T Eendebak, Christian Reichl, Werner Wegscheider 및 Lieven MK Vandersypen. 반도체 이중 양자점을 단일 전자 체제로 컴퓨터 자동 조정. 응용 물리학 편지, 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 및 Jacob M Taylor. 양자점의 상태 인식 및 자동 조정을 위한 기계 학습 기술. 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 및 Jacob M Taylor. 기계 학습을 통해 현장에서 이중점 장치를 자동 조정합니다. 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, 문형길, Florian Vigneau, Leon C Camenzind, Liuqi Yu, Dominik M Zumbühl, G Andrew D Briggs, Michael A Osborne, et al. 양자소자의 효율적인 측정을 위한 심층 강화 학습. 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 및 Jacob M Taylor. 양자점 장치의 상태 식별을 위한 광선 기반 프레임워크입니다. 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 등 비지도 임베딩 학습을 사용한 양자 장치 미세 조정. 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 및 Hendrik Bluhm. 반도체 스핀 큐비트의 자동화된 미세 조정을 위한 기계 학습 접근 방식입니다. 응용 물리학 편지, 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 및 Lieven MK Vandersypen. 이중 양자점의 도트 간 터널 커플 링을 자동으로 조정합니다. 응용 물리학 편지, 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 등 반도체 스핀 큐비트의 튜닝 방법. Physical Review Applied, 10(5): 054026, 2018. 10.1103/PhysRevApplied.10.054026.
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevApplied.10.054026
[26] David L Craig, 문형길, 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, Natalia Ares. 물리학 인식 기계 학습을 통해 양자 장치의 현실 격차를 해소합니다. arXiv 사전 인쇄 arXiv:2111.11285, 2021/arXiv.10.48550.
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 등 양자점의 전하 상태 자동 조정을 위한 신경망 소형화. 기계 학습: 과학 및 기술, 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 및 Eliska Greplova. 신경망을 사용하여 이중 양자점을 특정 전하 상태로 자동 조정합니다. 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 및 Michel Pioro-Ladrière. 양자점을 단일 전자 영역으로 자동 조정하는 알고리즘입니다. 실제 검토 B, 102(8): 085301, 2020. 10.1103/PhysRevB.102.085301.
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevB.102.085301
[30] 마츠모토 유타, 후지타 타카후미, 아르네 루트비히, 안드레아스 D 비크, 코마타니 카즈노리, 오이와 아키라. 심층 신경망을 사용한 단일 샷 전자 스핀 판독값의 잡음에 강한 분류. 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, Maja C Cassidy. 양자점의 전하 상태 감지에 적용되는 지도형 기계 학습의 합성 및 실험적 훈련 데이터를 평가합니다. 기계 학습: 과학 및 기술, 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 및 Andreas V Kuhlmann. 확장 가능한 실리콘 양자 컴퓨팅을 위한 자체 정렬 게이트입니다. 응용 물리학 편지, 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 및 Lieven MK Vandersypen. 무작위 핵장에서 단일-삼중 혼합의 제어 및 검출. Science, 309 (5739): 1346–1350, 2005. 10.1126/science.1113719.
https : / /doi.org/10.1126/ science.1113719
[34] Matthias Brauns, Joost Ridderbos, Ang Li, Erik PAM Bakkers, Wilfred G Van Der Wiel 및 Floris A Zwanenburg. 홀 양자점의 이방성 파울리 스핀 차단. 실제 검토 B, 94(4): 041411, 2016. 10.1103/PhysRevB.94.041411.
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevB.94.041411
[35] J Danon과 Yu V Nazarov. 강력한 스핀-궤도 결합이 있는 경우 Pauli 스핀 차단. 실제 검토 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 및 LP Kouwenhoven. 스핀 차단에 대한 스핀-궤도 및 초미세 상호작용의 효과를 풀어냅니다. 실제 검토 B, 81(20): 201305, 2010. 10.1103/PhysRevB.81.201305.
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevB.81.201305
[37] Ruoyu Li, 페이 E 허드슨, 앤드류 S Dzurak, 알렉산더 R 해밀턴. 실리콘 이중 양자점의 무거운 구멍을 파울리 스핀으로 봉쇄했습니다. Nano Letters, 15(11): 7314–7318, 2015. 10.1021/acs.nanolett.5b02561.
https : / â €‹/ â €‹doi.org/​10.1021 / â €‹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 등 Ge/Si 나노와이어 양자점에서 홀 스핀의 강력한 스핀-궤도 상호작용 및 g-인자 재정규화. 물리적 검토 연구, 3 (1): 013081, 2021. 10.1103/PhysRevResearch.3.013081.
https : / /doi.org/10.1103/ PhysRevResearch.3.013081
[39] TH Stoof와 Yu V Nazarov. 두 개의 개별 상태를 통한 시간 의존적 공진 터널링. 물리적 검토 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 및 Jian Sun. 이미지 인식을 위한 심층 잔여 학습. 컴퓨터 비전 및 패턴 인식에 관한 IEEE 컨퍼런스 진행, 770~778페이지, 2016. 10.1109/CVPR.2016.90.
https : / /doi.org/10.1109/CVPR.2016.90
[41] TorchVision 관리자 및 기여자. Torchvision: Pytorch의 컴퓨터 비전 라이브러리입니다. https:///github.com/pytorch/vision, 2016.
https:///github.com/pytorch/vision
[42] 얀 르쿤, 레옹 보투, 요슈아 벤지오, 패트릭 하프너. 문서 인식에 적용된 그라데이션 기반 학습입니다. IEEE 간행물, 86 (11): 2278–2324, 1998. 10.1109/5.726791.
https : / /doi.org/ 10.1109 / 5.726791
[43] Diederik P Kingma와 지미 바. Adam: 확률론적 최적화를 위한 방법입니다. arXiv 사전 인쇄 arXiv:1412.6980, 2014. 10.48550/arXiv.1412.6980.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1412.6980
arXiv : 1412.6980
[44] 아담 패스케, 샘 그로스, 프란시스코 마사, 아담 레러, 제임스 브래드버리, 그레고리 채넌, 트레버 킬린, 제밍 린, 나탈리아 기멜세인, 루카 안티가, 알반 데즈메이슨, 안드레아스 코프, 에드워드 양, 재커리 드비토, 마틴 레이슨, 알리칸 테자니, 사산크 칠람커티 , Benoit Steiner, Lu Fang, Junjie Bai 및 Soumith Chintala. PyTorch: 필수 스타일, 고성능 딥 러닝 라이브러리. H. Wallach, H. Larochelle, A. Beygelzimer, F. d'Alché-Buc, E. Fox 및 R. Garnett, 편집자, 신경 정보 처리 시스템의 발전 32, 페이지 8024-8035. 커란 어소시에이츠, Inc., 2019. 10.48550/arXiv.1912.01703.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1912.01703
인용
[1] Ludmila Szulakowska 및 Jun Dai, "허바드 모델 양자 시뮬레이터의 베이지안 자동 조정", arXiv : 2210.03077, (2022).
위의 인용은 SAO / NASA ADS (마지막으로 성공적으로 업데이트 됨 2023-08-08 14:42:46). 모든 출판사가 적절하고 완전한 인용 데이터를 제공하지는 않기 때문에 목록이 불완전 할 수 있습니다.
가져올 수 없습니다 Crossref 인용 자료 마지막 시도 중 2023-08-08 14:42:44 : Crossref에서 10.22331 / q-2023-08-08-1077에 대한 인용 데이터를 가져올 수 없습니다. DOI가 최근에 등록 된 경우 이는 정상입니다.
이 백서는 Quantum에서 Creative Commons Attribution 4.0 International(CC BY 4.0) 특허. 저작권은 저자 또는 기관과 같은 원래 저작권 보유자에게 있습니다.
- SEO 기반 콘텐츠 및 PR 배포. 오늘 증폭하십시오.
- PlatoData.Network 수직 생성 Ai. 자신에게 권한을 부여하십시오. 여기에서 액세스하십시오.
- PlatoAiStream. 웹3 인텔리전스. 지식 증폭. 여기에서 액세스하십시오.
- 플라톤ESG. 자동차 / EV, 탄소, 클린테크, 에너지, 환경, 태양광, 폐기물 관리. 여기에서 액세스하십시오.
- BlockOffsets. 환경 오프셋 소유권 현대화. 여기에서 액세스하십시오.
- 출처: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-08-08-1077/