Autonomous Bootstrapping of Quantum Dot Devices

要約

半導体量子ドット（QDS）は、複数の異なるキュービット実装の有望なプラットフォームであり、すべてがプログラム可能なゲート電極によって制御されています。
ただし、QDアレイのサイズと複雑さが成長するにつれて、スケーラビリティを可能にするために、制御パラメーターの増加を完全に処理できるチューニング手順が不可欠になります。
その後のチューニングの段階に備えて、枯渇モード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、QDデバイス機能が検証され、すべてのゲートが特徴付けられ、QD充電センサーが動作可能になります。
粗い調整モジュールと組み合わせてブートストラッププロトコルを実証し、複合アルゴリズムが96％の成功率で8分以内に効率的かつ確実にQDデバイスを希望のグローバル状態構成に導くことができることを示します。
最後に、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って、効率的な光線ベースの測定と迅速な無線周波数反射測定測定を組み合わせることにより、提案されたアルゴリズムは、代替アルゴリズムをベンチマークできるパフォーマンス、信頼性、効率の観点から参照を確立します。

要約(オリジナル)

Semiconductor quantum dots (QDs) 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 min with a success rate of 96 %. Finally, 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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