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 distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| 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 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».