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利用机器学习对双量子点器件进行自动调谐。

Autotuning of double dot devices with machine learning.

作者信息

Zwolak Justyna P, McJunkin Thomas, Kalantre Sandesh S, Dodson J P, MacQuarrie E R, Savage D E, Lagally M G, Coppersmith S N, Eriksson Mark A, Taylor Jacob M

机构信息

National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, Maryland 20899, USA.

Department of Physics, University of Wisconsin-Madison, Madison, Wisconsin 53706, USA.

出版信息

Phys Rev Appl. 2020;13. doi: 10.1103/PhysRevApplied.13.034075.

DOI:10.1103/PhysRevApplied.13.034075
PMID:33304939
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7724994/
Abstract

The current practice of manually tuning quantum dots (QDs) for qubit operation is a relatively time-consuming procedure that is inherently impractical for scaling up and applications. In this work, we report on the implementation of a recently proposed autotuning protocol that combines machine learning (ML) with an optimization routine to navigate the parameter space. In particular, we show that a ML algorithm trained using exclusively simulated data to quantitatively classify the state of a double-QD device can be used to replace human heuristics in the tuning of gate voltages in real devices. We demonstrate active feedback of a functional double-dot device operated at millikelvin temperatures and discuss success rates as a function of the initial conditions and the device performance. Modifications to the training network, fitness function, and optimizer are discussed as a path toward further improvement in the success rate when starting both near and far detuned from the target double-dot range.

摘要

目前用于量子比特操作的手动调谐量子点(QD)的做法是一个相对耗时的过程,从本质上讲,对于扩大规模和应用而言是不切实际的。在这项工作中,我们报告了一种最近提出的自动调谐协议的实现情况,该协议将机器学习(ML)与优化程序相结合,以探索参数空间。特别是,我们表明,使用专门的模拟数据训练的ML算法,用于定量分类双量子点器件的状态,可用于在实际器件的栅极电压调谐中取代人工试探法。我们展示了在毫开尔文温度下运行的功能性双量子点器件的主动反馈,并讨论了成功率与初始条件和器件性能的函数关系。当从目标双量子点范围的近失谐和远失谐状态开始时,讨论了对训练网络、适应度函数和优化器的修改,作为提高成功率的进一步途径。