論文の概要: Optimizing the Electrical Interface for Large-Scale Color-Center Quantum Processors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.09526v2
- Date: Thu, 21 Mar 2024 09:37:13 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-22 18:38:36.926877
- Title: Optimizing the Electrical Interface for Large-Scale Color-Center Quantum Processors
- Title（参考訳）: 大規模カラーセンター量子プロセッサのための電気インタフェースの最適化
- Authors: Luc Enthoven, Masoud Babaie, Fabio Sebastiano,
- Abstract要約: ダイヤモンドの色中心に基づく量子プロセッサは、将来の大規模量子コンピュータにとって有望な候補である。
このような量子ビットの制御と読み出しに必要な電気インターフェースは、システム全体の性能とスケーラビリティの両方を制限する可能性がある。
本研究は、多数の同一単位セルからなるスケーラブルなアーキテクチャにおいて、電子コントローラを効率的に実装する方法を検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum processors based on color centers in diamond are promising candidates for future large-scale quantum computers thanks to their flexible optical interface, (relatively) high operating temperature, and high-fidelity operation. Similar to other quantum-computing platforms, the electrical interface required to control and read out such qubits may limit both the performance of the whole system and its scalability. To address this challenge, this work analyzes the requirements of the electrical interface and investigates how to efficiently implement the electronic controller in a scalable architecture comprising a large number of identical unit cells. Among the different discussed functionalities, a specific focus is devoted to the generation of the static and dynamic magnetic fields driving the electron and nuclear spins, because of their major impact on fidelity and scalability. Following the derived requirements, different system architectures, such as a qubit frequency-multiplexing scheme, are considered to identify the most power efficient approach, especially in the presence of inhomogeneity of the qubit Larmor frequency across the processor. As a result, a non-frequency-multiplexed, 1-mm$^2$ unit-cell architecture is proposed as the optimal solution, able to address up to one electron-spin qubit and 9 nuclear-spin qubits within a 3-mW average power consumption, thus establishing the baseline for the scalable electrical interface for future large-scale color-center quantum computers.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンドのカラーセンタに基づく量子プロセッサは、フレキシブルな光インターフェース、(比較的)高い動作温度、高忠実度操作のおかげで、将来の大規模量子コンピュータの候補として期待されている。
他の量子コンピューティングプラットフォームと同様に、そのような量子ビットを制御して読み出すために必要な電気インターフェースは、システム全体の性能とスケーラビリティの両方を制限する可能性がある。
この課題に対処するために、電気インターフェースの要件を分析し、多数の同一単位セルからなるスケーラブルなアーキテクチャにおいて、電子コントローラを効率的に実装する方法を検討する。
様々な論じられた機能の中で、電子と核スピンを駆動する静磁場と動的磁場の生成に特に焦点が当てられている。
導出要求に従うと、キュービット周波数多重化方式のような異なるシステムアーキテクチャは、特にプロセッサ全体のキュービットラーモア周波数の不均一性の存在において、最も電力効率のよいアプローチを識別すると考えられる。
その結果,3mWの平均消費電力で最大1個の電子スピン量子ビットと9個の原子スピン量子ビットに対処できる1-mm$^2$単位セルアーキテクチャを最適解として提案した。
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