在路径底层大规模量子计算上，半导体量子点中的电子自旋值在112中显示出希望，因为它们通过小尺寸13,14的固定潜力13,14，长寿命相干4，并且与先进的半导体制造技术兼容。尽管如此，与超导，被困的离子和光子平台相比，当前的自旋Qubits落后于尺度，这些平台表现出了数十个Qubits16,17,18的控制。相比之下，使用半导体旋转Qub，最多可对四个Qubits进行部分19和Universal11控制，并量化了多达三个量子位的纠缠9,10,20。在一个六点线性阵列中，已经据报道了两个旋转状态21的量子，并在3×3阵列中进行了自旋交换振荡22。

　　此外，在其他量子平台上的经验表明，在扩大控制质量时，需要大量努力，尤其是，例如处理被困IOMS23中的密集的运动频谱，以避免在超导电路中的串扰24或避免在Phtoponic Circuits25中增加损失25。对于小的半导体自旋量子系统，最先进的单Qubit栅极储蓄超过99.9％5,26,27，最近已证明6,7,8,10近来已证明了远高于99％的忠诚度。大多数基于量子点的演示均具有低初始化或读数保真度，典型的可见性不超过60-75％，最近只有少数例外8,21,28。相反，根据对读数错误机制的分析，已经要求高保真自旋读数，但是这些主张尚未与高保真Qubit Control 29,30结合验证。尽管在小型系统中单独证明了高保真初始化，读数，单量门和两倍的门，但在优化其他参数的同时，几乎始终将这些参数中的一个或多个明显妥协。因此，该领域的一个主要挑战和重要方向是为所有组件实现高保真度，同时扩大量子数。

　　在这里，我们研究了一个线性量子点阵列中的六个自旋Qubit的系统，并测试使用已知方法可以实现哪些性能，例如多层栅极模式，用于独立控制两Q量交换相互作用31,32,33和Micromagnet梯度用于电 - 二波尔自旋共振（EDSR）和选择性Qubit Qubit Equbit Equesting 34。此外，我们为半导体量楼引入了几种新技术，这些技术统称对于改善结果至关重要并有助于促进可伸缩性，例如使用实时反馈35进行测量初始化，而无需储存储备访问，以及有效的校准程序。初始化和读取电路涵盖了完整的六个Qubit阵列。我们通过在整个阵列上准备两个和三个旋转的最大纠缠状态来表征控制的质量。

　　如图1a所示（方法）所示，在28SI/SIGE异质结构的28SI/SIGE异质结构的28SI量子孔中静电定义了六个Qubit阵列。多层门模式可以很好地控制每个量子点的电荷占用以及相邻量子点之间的隧道耦合。这些参数通过栅极电压的线性组合（称为Virtual Gates36）独立控制。选择点螺距为90 nm，对于这个30 nm深的量子井，每个点中有一个电子可轻松访问该机制，简称为（1,1,1,1,1,1,1,1）电荷占用职业。SI/SIGE设备上的低谷分裂阻碍了过去的37个进展，但是在此设备中，所有山谷分裂均在100-300μEV的范围内（补充信息）。

　　在设计量子测量方案时，我们专注于与高保真读数结合使用短期测量周期，因为这加速了对实验所有其他方面的测试。为了测量外量子对，我们使用Pauli自旋封锁（PSB）来探测两个旋转的奇偶校验（而不是区分单线和三重态），从而利用了T0 Triplet在10μs读取窗口结束前很好地放松到Singlet的事实。我们将阵列的外点对对调整到（3,1）电子职业，其中读取窗口大于（1,1）制度（扩展数据图1）。由于传感点对中心点之间的电荷跃迁不太敏感，因此中间量子位的测量是通过量子 - 非解析（QND）测量值测量的，该测量值通过条件旋转（CROT）（CROT）（图1B）5,38绘制Q3（Q5）上的Q3（Q4）状态。通过这种方式，对于实验的每一个迭代，都会检索4位的信息，这些信息取决于所有六个物理量子位的状态。迭代操作允许对六分系统进行完整读数。

　　Qubit初始化基于对阵列跨阵列的旋转状态的测量，然后进行实时反馈，以将所有量子位放在目标初始状态中。该方案的好处是不依靠缓慢的热化，并且不需要获得电子储层来引入新鲜电子，这有助于扩展到更大的阵列。实际上，我们进行了超过一个月的实验运行，其中电子连续保持在阵列中。对于Qubits Q3和Q4，如果返回测量值，则实时反馈仅包括翻转量子。图1C中说明了Q1和Q2（或Q5和Q6）Q1和Q2（或Q5和Q6）的初始化。首先，假设Qubits从随机状态开始，我们进行了奇偶校验测量，该测量将导致状态崩溃至偶数（）或奇数（）奇偶校验（方法）。测量后，如果平均值均匀地将π脉冲应用于Q1 Q1，这将状态转化为奇数（反馈延迟660 ns）。随后，我们执行第二个测量值，该测量将任何一个奇数状态转换为。具体来说，当朝向读数操作点脉动时，都会放松并放松到单线状态（（4,0）电荷职业）。当从（4,0）回到（3,1）电荷构型中脉动脉冲脉冲时，将单线映射到状态。如果Qubit初始化成功，则第二个测量应返回奇数（通常约为95％的成功率）。为了进一步提高初始化保真度，我们将第二个测量结果的结果用于选择后成功的实验运行（扩展数据图1D）。图1D显示了通过测量前两个量子的初始化。第一个读数结果（蓝色）显示了RABI振荡，该振荡由上一个周期结束附近施加的微波爆发控制（有关更多详细信息，请参见方法）。第二个读数结果（绿色） 在实时经典反馈步骤之后显示状态。振荡在很大程度上消失了，表明通过测量和反馈成功初始化。

　　初始化和测量所有量子位的顺序如图1E所示（有关未折叠的量子电路，请参见图2）。我们使用上述步骤依次初始化量子对Q5和Q6，然后Q4，然后Q4，然后Q4 Q4，然后Q4 Q4和Q2，最后是Q3 Q3（对于紧凑性，这些步骤在图中同时显示为同时）。为了进一步增强测量和初始化保真度，我们将QND测量重复三遍，交替进行Q3 Q3和Q4测量的顺序。我们在初始化和测量步骤中都以三个相同的QND读数结果进行了邮政运行（下面的图5除外，读数仅使用多数投票）。执行图1E中描述的完整初始化过程后，在该状态下初始化了六个Qubit的阵列。在下面的所有测量值中，我们根据打算运行的特定量子电路的要求，初始化两个，三个或所有六个量子位。我们将未使用的Qubit随机初始初始化，因为在单个射击序列中初始化所有六个Qubit时，可见性会降低（扩展数据图3）。当在单个量子位上操作时，初始化和测量程序产生的可见性为93.5–98.0％（图2E）。将这些数字视为透视，如果两者的读数错误且初始化误差为1％，则可见性将为96％。

　　我们通过EDSR39操纵Qubit。位于栅极堆栈上方的Micromagnet旨在提供Qubit可寻址性和驱动场梯度（图1A和补充信息）。如图2所示，我们可以单独解决每个量子，并驱动连贯的Rabi振荡。在前五个时期，我们观察到没有可见的阻尼。图2b中的数据显示，基于磁场梯度的数值模拟，量子频率不是线性间隔的（补充图1）。但是，大约20 MHz的最小量子频率分离足以使我们的工作速度在2到5 MHz之间变化。在实验中使用的典型的微波功率范围内，RABI频率是线性的（图2C）。我们顺序操作单量门门，以确保我们保持在这种线性状态并保持校准简单。同时旋转将涉及串扰效应的额外表征和补偿（另见扩展数据图5）。我们分别表征每个量子的单量性特性。图2D显示了随机基准测试实验的结果。所有平均单Qubit门的保真度均在99.77±0.04％和99.96±0.01％之间，这表明，即使在此扩展的Qubit阵列中，我们仍保留高保真性的单量子控制。每个量子的相干时间在图2E中列出。我们预计旋转连贯性会受到Micromagnet40耦合的电荷噪声的限制。

　　两倍的门是通过在相邻点之间脉冲（虚拟）屏障门而在对称点的同时脉动（虚拟）屏障门实现的。脉冲障碍物导致ZZ相互作用（整个，X，Y和Z代表Pauli操作员，我的身份和ZZ是两个Pauli Z操作员的张量产品的简写，依此类推，依此类推），鉴于由于在Qubit splatings sprintings in the Qubit splatings spriping sance Spin Exchance交互的触发术语的效果。图3A中的量子电路仅在哈密顿量的Zz分量下测量时间演变，因为两个交换脉冲之间的单量π脉冲将任何IZ/ZI TIRES 42解除。测得的信号在频率j/2（图3b – f）作为屏障栅极脉冲持续时间的函数振荡，对应于受控相（CPHASE）演变。当仅在目标量子对之间进行屏障门脉冲时，无法实现JIJ（> 100）所需的开/关比。我们通过使用虚拟障碍门的线性组合（VB1 – VB6）来解决在对称点的不牺牲操作的情况下解决这个问题。具体而言，靶向量子点对周围的屏障门被负脉冲，以将相应的电子靠近，从而增强交换相互作用（扩展数据表1）。Jij对虚拟障碍门的指数依赖性如图3H所示。在图3G中，我们研究了空闲量子对的残差交换，而一个量子对在操作范围内脉冲至其最大交换值。结果表明，在其他对之间的OFF状态下，残余交换幅度最小。

　　通过合适的时机，我们使用CPHASE演变实现受控的Z（CZ）门。图3J显示了用于确保整个CZ Gate的高度绝热的脉冲形状。我们使用Tukey窗口作为波形，坡道时间为（参考43）。该脉冲形状以能量单位定义，我们使用测得的电压将其转换为屏障电压以交换能量关系6。

　　操作较大量子处理器时的挑战之一是跟踪和补偿量子参数的任何动态变化，以确保高保真操作，初始化和读数。另一个挑战是跟踪并补偿由单个量子的相位演变所产生的串扰效应。如图1F所示，我们执行自动校准，并总共纠正108个参数。每个校准例程的详细说明都包含在方法和扩展数据中图4。每周两次，我们运行完整的校准方案，大约需要一个小时。每天早晨，我们都会运行校准方案，以省略单个Qubit操作的相校正以及JIJ对虚拟障碍Gates Vbij的依赖。有时，特定的校准，尤其是值频率和读数坐标，可以根据需要重新运行。补充图3绘制了一个月内校准值的校准值的演变。

　　在跨六分阵列上建立的单量和两数数分控制的情况下，我们开始在量子点阵列上创建和量化成对的纠缠，以衡量量子控制质量（图4A – E）。这些实验得益于测量软件中的高级抽象，使我们能够灵活地对任何量子器上的各种量子电路进行编程，这些量子电路在108个校准参数的表上，这些电路在背景中保持更新的108个校准参数，并在详细的波形上进行更新，以实现高利益门。外Qubits的奇偶校验读数产生了本机ZZ测量算子。我们通过将ZZ运算符映射到ZI/IZ运算符来测量单量值期望值，如图4G所示。这允许完全重建密度矩阵。使用ψ是目标状态，而ρ是测量的密度矩阵，计算状态的保真度。目标状态是最大的铃铛状态。在六点阵列中测得的所获得的密度矩阵的状态保真度从88％到96％，高于贝尔状态的忠诚度高78％至89％（已纠正的所有状态准备和测量（SPAM），请参阅两种量子的量子点量Decess），仅几年以前的几年以前。

　　作为对整个阵列的量子控制控制的最终表征，我们准备了Greenberger -Horne -Zeilinger（GHz）状态，该状态是三个Qubits46,47的最细腻的状态。图5a显示了我们用于制备GHz状态的量子电路。全电路（包括初始化和测量）最多包含14个crot操作，2 CZ操作，42个奇偶校验测量，16个单位旋转在实时反馈上有条件的条件和5个单品X90旋转（扩展数据图2）。量子状态断层扫描的测量算子以与钟状态相似的方式生成。为了重建三质量密度矩阵，我们对26个（对于Q2 – Q3 – Q4和Q3 – Q4 – Q5）或44（对于Q1 Q1 – Q2 – Q3和Q4 – Q5 – Q6）进行测量，并重复每次设置2,000次以收集统计数据。一个由52,000（88,000）个单杆重复组成的完整数据集大约需要5分钟才能获取，这要归功于波形到波形生成器（方法）和短的单发周期时间的有效上传。图5b – e显示了Q1 – Q2 – Q3，Q2 – Q3 – Q4，Q3 – Q4 – Q5和Q4 – Q5 – Q6的Q1 – Q2 – Q3，Q2 – Q3，Q2 – Q3，Q2 – Q3，Q2 – Q3 – Q4，Q1 – Q3 – Q4和Q5 – Q6的测得的密度矩阵。所获得的状态保真度范围从71％到84％（有关加热效果的简短讨论，请参见方法）。为了进行比较，最近报道的三量子点旋转量子置量置置系统的GHz状态保真度为88％（参考文献9）。参考文献中的同一数据集。9未经读数校正分析的9个忠诚度为45.8％，而我们的结果无读数删除范围为52.8％至67.2％（补充信息）。与两数分的情况相比（尤其是涉及Qubits Q3和Q4）相比，状态保真度的降低主要是由于垃圾邮件误差增加。从相同的数据集中，我们计算纠缠证人，这清楚地证明了三分之三的纠缠（补充信息）。

　　28SI/SIGE量子点阵列中六个Qubit的普遍控制的演示以多种方式推进了该领域。虽然将量子点系统的量子数缩放到创纪录的量子数，但我们以93.5–98.0％的可见性实现了每个量子的狂热振荡，这意味着高读数和初始化忠诚度。初始化使用了依靠量子测量和实时反馈的新方案。读数依赖于PSB和QND测量。初始化和读数的这种组合允许在线性量子点阵列中保留六个电子的同时操作设备，从而减轻了对电子储层的访问的需求。所有单Qubit门的忠诚度均约为99.9％，可以从整个阵列制备的89-95％的忠实钟状状态中推断出两倍大门的高质量。模块化软件堆栈的开发，有效的校准例程和可靠的设备制造对于此实验至关重要。未来的工作必须集中于理解和减轻加热效应，从而导致频移和减少时间，因为我们发现这是在许多Qubits上执行复杂的量子电路的限制因素。同时单量旋转和同时两数Qubit CZ门的使用将使脉冲序列更加紧凑，而牺牲了其他校准。这将需要考虑串扰效应的核算，我们预计这对于两倍的门最容易。我们估计，这里用于控制，初始化和读数的概念可以在不进行大量的阵列以及二维阵列（补充信息）的两倍的阵列中进行实质性修改。进一步缩放将需要其他元素，例如跨杆地址，以控制密集的二维阵列48,49和片上量子链接，以将局部量子寄存器连接在一起3,50,51,52。