論文の概要: Photonic link from single flux quantum circuits to room temperature
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.03284v1
- Date: Wed, 6 Sep 2023 18:02:16 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-08 15:19:09.370830
- Title: Photonic link from single flux quantum circuits to room temperature
- Title（参考訳）: 単一磁束量子回路から室温へのフォトニックリンク
- Authors: Mohan Shen, Jiacheng Xie, Yuntao Xu, Sihao Wang, Risheng Cheng, Wei
Fu, Yiyu Zhou, Hong X. Tang
- Abstract要約: フォトニックリンクは、同時に高い帯域幅と低い熱負荷を提供する。
低温電気光学変調器の開発は超伝導回路の厳密な要求により妨げられている。
我々は、追加の電気増幅を伴わないRSFQ回路の最初の直接光読み出しを実演する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.023669139097012
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Broadband, energy-efficient signal transfer between cryogenic and
room-temperature environment has been a major bottleneck for superconducting
quantum and classical logic circuits. Photonic links promise to overcome this
challenge by offering simultaneous high bandwidth and low thermal load.
However, the development of cryogenic electro-optic modulators -- a key
component for photonic readout of electrical signals -- has been stifled by the
stringent requirements of superconducting circuits. Rapid single flux quantum
circuits (RSFQ), for example, operate with a tiny signal amplitude of only a
few millivolts (mV), far below the volt-level signal used in conventional
circuits. Here, we demonstrate the first direct optical readout of an RSFQ
circuit without additional electrical amplification enabled by a novel
superconducting electro-optic modulator (SEOM) featuring a record-low half-wave
voltage V{\pi} of 42 mV on a 1 m-long SEOM. Leveraging the low ohmic loss of
superconductors, we break the fundamental V{\pi}-bandwidth trade-off and
demonstrate electro-optic bandwidth up to 17 GHz on a 0.2 m-long SEOM at
cryogenic temperatures. Our work presents a viable solution toward
high-bandwidth signal transfer between future large-scale superconducting
circuits and room-temperature electronics.
- Abstract（参考訳）: 低温環境と室温環境の間の広帯域でエネルギー効率の高い信号伝達は、超伝導量子回路や古典論理回路において大きなボトルネックとなっている。
フォトニックリンクは、高い帯域幅と低い熱負荷を同時に提供することで、この課題を克服することを約束している。
しかし、極低温電気光学変調器の開発は、超伝導回路の厳密な要求により、電気信号のフォトニック読み出しの鍵となる。
例えば、ラピッド単一磁束量子回路(rsfq)は、従来の回路で使用される電圧レベルの信号よりもはるかに低い数ミリボルト(mv)の小さな信号振幅で動作している。
本稿では,1m長のSEOM上に42mVの極低半波電圧V{\piを印加した新しい超伝導電気光学変調器(SEOM)により,追加の電気増幅を行なわずにRSFQ回路を初めて直接的に読み取ることを示す。
超伝導体の低オーミック損失を利用して、基本V{\pi}帯域幅のトレードオフを破り、低温で0.2mのSEOMで最大17GHzの光帯域を示す。
本研究は,今後の大型超伝導回路と室温電子回路間の高帯域信号伝送を実現するための有効なソリューションを提案する。
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