High-fidelity spin qubit operation and algorithmic initialization above 1 K
Notice bibliographique
Résumé
Abstract The encoding of qubits in semiconductor spin carriers has been recognized as a promising approach to a commercial quantum computer that can be lithographically produced and integrated at scale 1–10 . However, the operation of the large number of qubits required for advantageous quantum applications 11–13 will produce a thermal load exceeding the available cooling power of cryostats at millikelvin temperatures. As the scale-up accelerates, it becomes imperative to establish fault-tolerant operation above 1 K, at which the cooling power is orders of magnitude higher 14–18 . Here we tune up and operate spin qubits in silicon above 1 K, with fidelities in the range required for fault-tolerant operations at these temperatures 19–21 . We design an algorithmic initialization protocol to prepare a pure two-qubit state even when the thermal energy is substantially above the qubit energies and incorporate radiofrequency readout to achieve fidelities up to 99.34% for both readout and initialization. We also demonstrate single-qubit Clifford gate fidelities up to 99.85% and a two-qubit gate fidelity of 98.92%. These advances overcome the fundamental limitation that the thermal energy must be well below the qubit energies for the high-fidelity operation to be possible, surmounting a main obstacle in the pathway to scalable and fault-tolerant quantum computation.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».