Simultane Einzel-Qubit-Ansteuerung von Halbleiter-Spin-Qubits an der fehlerresistenten Schwelle

Praktisches Quantencomputing hängt von der Fähigkeit ab, große Mengen von Qubits mit hoher Genauigkeit zu steuern. Quantenpunkte definieren eine vielversprechende Plattform aufgrund ihrer Kompatibilität mit der Halbleiterfertigung. Darüber hinaus wurden Operationen mit hoher Genauigkeit von über 99,9 % mit einzelnen Qubits realisiert, obwohl deren Leistung auf 98,67 % begrenzt war, wenn zwei Qubits gleichzeitig angesteuert wurden. Hier präsentieren wir eine randomisierte Benchmarking-Studie für Einzel-Qubits in einem zweidimensionalen Array von Spin-Qubits und finden native Gattergenauigkeiten von bis zu 99,992(1) %. Darüber hinaus bewerten wir die Einzel-Qubit-Gatterleistung, während wir gleichzeitig zwei und vier Qubits ansteuern, indem wir eine neuartige Benchmarking-Technik namens N-Kopie randomisiertes Benchmarking nutzen, die für eine einfache experimentelle Umsetzung und eine genaue gleichzeitige Schätzung der Gattergenauigkeit konzipiert ist. Wir finden zwei- und vier-Kopie randomisierte Benchmarking-Genauigkeiten von 99,905(8) % bzw. 99,34(4) % und stellen fest, dass nächstnächste Nachbarpaare sehr robust gegenüber Übersprechfehlern sind. Diese Charakterisierungen der Qualität von Einzel-Qubit-Gattern sind entscheidend für die Skalierung der Quanteninformationstechnologie.