BATIS: Bootstrapping, Autonomous Testing, and Initialization System for Quantum Dot Devices

要約

半導体量子ドット (QD) デバイスは、スピンベースの量子コンピューティングの進歩の中心となっています。
QD デバイスの複雑さが増すにつれて、手動チューニングはますます実行不可能になり、堅牢でスケーラブルな自動チューニング ソリューションが必要になります。
QD 量子ビットの大規模なアレイの調整は、自動化されたプロトコルの効率的な選択に依存します。
ここでは、QD デバイスのテストと初期化を合理化するために設計された自動フレームワークである、ブートストラップ、自律テスト、および初期化システム (BATIS) を紹介します。
BATIS は、高次元のゲート電圧空間をナビゲートし、リーク テストやゲート特性評価などの重要なステップを自動化します。
現在のチャネル形成プロトコルは、チャネルの数に関係なく 1 回の測定を必要とする、新規かつスケーラブルなアプローチに従っています。
クワッドQD Si/Si$_x$Ge$_{1-x}$デバイス上で1.3Kで実証されたBATISは、デバイスの初期診断時に極低温環境の必要性を排除し、拡張性を大幅に向上させ、セットアップ時間を短縮します。
BATIS は、デバイス アーキテクチャに関する最小限の事前知識を必要とすることで、プラットフォームに依存しないソリューションを実現し、さまざまな QD システムに適応でき、QD 自動チューニングの重大なギャップを埋めます。

要約(オリジナル)

Semiconductor quantum dot (QD) devices have become central to advancements in spin-based quantum computing. As the complexity of QD devices grows, manual tuning becomes increasingly infeasible, necessitating robust and scalable autotuning solutions. Tuning large arrays of QD qubits depends on efficient choices of automated protocols. Here, we introduce a bootstrapping, autonomous testing, and initialization system (BATIS), an automated framework designed to streamline QD device testing and initialization. BATIS navigates high-dimensional gate voltage spaces, automating essential steps such as leakage testing and gate characterization. The current channel formation protocol follows a novel and scalable approach that requires a single measurement regardless of the number of channels. Demonstrated at 1.3 K on a quad-QD Si/Si$_x$Ge$_{1-x}$ device, BATIS eliminates the need for deep cryogenic environments during initial device diagnostics, significantly enhancing scalability and reducing setup times. By requiring minimal prior knowledge of the device architecture, BATIS represents a platform-agnostic solution, adaptable to various QD systems, which bridges a critical gap in QD autotuning.

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