Autonomous Bootstrapping of Quantum Dot Devices

要約

半導体量子ドット (QD) は、複数の異なる量子ビット実装のための有望なプラットフォームであり、それらはすべてプログラム可能なゲート電極によって電圧制御されます。
しかし、QD アレイのサイズと複雑さが増大するにつれて、スケーラビリティを実現するには、増加する制御パラメータを完全に自律的に処理できる調整手順が不可欠になってきています。
我々は、後続の調整段階に備えてデプリーションモードQDデバイスを初期化するためのブートストラップアルゴリズムを提案します。
ブートストラップ中に、QD デバイスの機能が検証され、すべてのゲートが特性評価され、QD 電荷センサーが動作可能になります。
粗調整モジュールと組み合わせたブートストラップ プロトコルを実証し、組み合わせたアルゴリズムにより、冷却された QD デバイスを 8 分以内に 96 % の成功率で効率的かつ確実に目的のグローバル状態構成にできることを示します。
重要なのは、QD デバイスの初期化に対するヒューリスティックなアプローチに従い、効率的な光線ベースの測定と高速無線周波数反射率測定を組み合わせることで、提案されたアルゴリズムは、代替アルゴリズムのベンチマークの基準となる、パフォーマンス、信頼性、効率の観点からの基準を確立していることです。

要約(オリジナル)

Semiconductor quantum dots (QD) are a promising platform for multiple different qubit implementations, all of which are voltage-controlled by programmable gate electrodes. However, as the QD arrays grow in size and complexity, tuning procedures that can fully autonomously handle the increasing number of control parameters are becoming essential for enabling scalability. We propose a bootstrapping algorithm for initializing a depletion mode QD device in preparation for subsequent phases of tuning. During bootstrapping, the QD device functionality is validated, all gates are characterized, and the QD charge sensor is made operational. We demonstrate the bootstrapping protocol in conjunction with a coarse tuning module, showing that the combined algorithm can efficiently and reliably take a cooled-down QD device to a desired global state configuration in under 8 minutes with a success rate of 96 %. Importantly, by following heuristic approaches to QD device initialization and combining the efficient ray-based measurement with the rapid radio-frequency reflectometry measurements, the proposed algorithm establishes a reference in terms of performance, reliability, and efficiency against which alternative algorithms can be benchmarked.

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