論文の概要: Ultra-low-power, microwave-multiplexed qubit controller using adiabatic superconductor logic

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.06544v2
• Date: Thu, 28 Mar 2024 05:24:22 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-29 21:43:17.458352
• Title: Ultra-low-power, microwave-multiplexed qubit controller using adiabatic superconductor logic
• Title（参考訳）: 断熱超電導体論理を用いた超低消費電力マイクロ波多重量子ビットコントローラ
• Authors: Naoki Takeuchi, Taiki Yamae, Taro Yamashita, Tsuyoshi Yamamoto, Nobuyuki Yoshikawa,
• Abstract要約: 低温量子ビットコントローラ(QC)は、大規模超伝導量子プロセッサを構築する鍵である。 超低消費電力超伝導体論理系,すなわち断熱量子流-パラメタトロン論理系を用いたスケーラブルQCについて報告する。 AQFP-mux QCは、キュービット当たり81.8pWの極小消費電力で、キュービット制御のためのマルチトンマイクロ波信号を生成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7300072111359807
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Cryogenic qubit controllers (QCs) are the key to build large-scale superconducting quantum processors. However, developing scalable QCs is challenging because the cooling power of a dilution refrigerator is too small (~10 $\mu$W at ~10 mK) to operate conventional logic families, such as complementary metal-oxide-semiconductor logic and superconducting single-flux-quantum logic, near qubits. Here we report on a scalable QC using an ultra-low-power superconductor logic family, namely adiabatic quantum-flux-parametron (AQFP) logic. The AQFP-based QC, referred to as the AQFP-multiplexed QC (AQFP-mux QC), produces multi-tone microwave signals for qubit control with an extremely small power dissipation of 81.8 pW per qubit. Furthermore, the AQFP-mux QC adopts microwave multiplexing to reduce the number of coaxial cables for operating the entire system. As a proof of concept, we demonstrate an AQFP-mux QC chip that produces microwave signals at two output ports through microwave multiplexing and demultiplexing. Experimental results show an output power of approximately $-$80 dBm and on/off ratio of ~40 dB at each output port. Basic mixing operation is also demonstrated by observing sideband signals.
• Abstract（参考訳）: 低温量子ビットコントローラ(QC)は、大規模超伝導量子プロセッサを構築する鍵である。 しかし、拡張性のあるQCの開発は、希釈冷凍機の冷却力が小さすぎる(約10$\mu$W at ~10 mK)ため、補体金属酸化物-半導体論理や超伝導単流体-量子論理などの従来の論理ファミリを操作するのが困難である。 本稿では,超低消費電力超伝導体論理系,すなわちAQFP論理を用いたスケーラブルQCについて報告する。 AQFPベースのQCは、AQFP-multiplexed QC (AQFP-mux QC) と呼ばれ、量子ビット制御のためのマルチトンマイクロ波信号を生成する。 さらに、AQFP-mux QCはマイクロ波多重化を採用し、システム全体を操作するための同軸ケーブルの数を減らす。 概念実証として、マイクロ波多重化と非多重化による2つの出力ポートでマイクロ波信号を生成するAQFP-mux QCチップを実証する。 実験の結果、出力電力は約$-80 dBm、オン/オフ比は各出力ポートで約40 dBであった。 また、サイドバンド信号の観測により、基本的な混合動作が示される。

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