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.


翻译:半导体量子点(QD)是实现多种不同量子比特方案的有前景平台,这些方案均通过可编程栅极电极进行电压控制。然而,随着量子点阵列规模和复杂度的增长,能够完全自主处理日益增多的控制参数的调控程序,对于实现可扩展性变得至关重要。我们提出了一种引导启动算法,用于初始化耗尽型量子点器件,为后续调控阶段做好准备。在引导启动过程中,量子点器件的功能得到验证,所有栅极均被表征,且量子点电荷传感器进入工作状态。我们将引导启动协议与粗调模块结合进行演示,结果表明该组合算法能在8分钟内以96%的成功率,高效可靠地将冷却后的量子点器件引导至所需的全局态配置。重要的是,通过遵循量子点器件初始化的启发式方法,并将高效的射线测量与快速射频反射计测量相结合,所提算法在性能、可靠性和效率方面建立了基准,可供其他替代算法进行对比评估。

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