論文の概要: Cryogenic Thermal Modeling of Microwave High Density Signaling
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.01945v1
- Date: Tue, 04 Feb 2025 02:38:24 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-05 14:56:22.239632
- Title: Cryogenic Thermal Modeling of Microwave High Density Signaling
- Title（参考訳）: マイクロ波高密度信号の低温熱モデル
- Authors: Naomi Raicu, Tom Hogan, Xian Wu, Mehrnoosh Vahidpour, David Snow, Matthew Hollister, Mark Field,
- Abstract要約: 超伝導量子コンピュータは、室温から希釈冷凍機の混合室まで走る制御線を必要とする。
SC-086/50-SCN-CN半剛性同軸ケーブルの熱負荷について検討した。
記述されたアーキテクチャの理論的上限はおよそ200キュービットである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 21.723487348914958
- License:
- Abstract: Superconducting quantum computers require microwave control lines running from room temperature to the mixing chamber of a dilution refrigerator. Adding more lines without preliminary thermal modeling to make predictions risks overwhelming the cooling power at each thermal stage. In this paper, we investigate the thermal load of SC-086/50-SCN-CN semi-rigid coaxial cable, which is commonly used for the control and readout lines of a superconducting quantum computer, as we increase the number of lines to a quantum processor. We investigate the makeup of the coaxial cables, verify the materials and dimensions, and experimentally measure the total thermal conductivity of a single cable as a function of the temperature from cryogenic to room temperature values. We also measure the cryogenic DC electrical resistance of the inner conductor as a function of temperature, allowing for the calculation of active thermal loads due to Ohmic heating. Fitting this data produces a numerical thermal conductivity function used to calculate the static heat loads due to thermal transfer within the wires resulting from a temperature gradient. The resistivity data is used to calculate active heat loads, and we use these fits in a cryogenic model of a superconducting quantum processor in a typical Bluefors XLD1000-SL dilution refrigerator, investigating how the thermal load increases with processor sizes ranging from 100 to 225 qubits. We conclude that the theoretical upper limit of the described architecture is approximately 200 qubits. However, including an engineering margin in the cooling power and the available space for microwave readout circuitry at the mixing chamber, the practical limit will be approximately 140 qubits.
- Abstract（参考訳）: 超伝導量子コンピュータは、室温から希釈冷凍機の混合室へ走るマイクロ波制御線を必要とする。
予熱モデルなしでより多くのラインを追加すると、各温度段階での冷却電力を過小評価するリスクが生じる。
本稿では,超伝導量子コンピュータの制御および読み出し線によく使用されるSC-086/50-SCN-CN半剛性ケーブルの熱負荷について検討する。
同軸ケーブルの構成を調査し,材料と寸法を検証し,低温から室温までの温度関数として単一ケーブルの総熱伝導率を実験的に測定した。
また, 内部導体の低温直流電気抵抗を温度関数として測定し, オーミック加熱による活性熱負荷の計算を可能にした。
このデータを設定すると、温度勾配から生じるワイヤ内の熱伝達による静的熱負荷を計算するために使用される数値的な熱伝導関数が生成される。
比抵抗データを用いてアクティブな熱負荷を計算し, 超伝導量子プロセッサの低温モデルを用いて, 典型的なブルーフォースXLD1000-SL希釈冷凍機の熱負荷が100から225キュービットのプロセッササイズでどのように増加するかを調べる。
記述されたアーキテクチャの理論的上限はおよそ200キュービットである。
しかし、冷却電力のエンジニアリングマージンと混合チャンバーにおけるマイクロ波リードアウト回路の利用可能なスペースを含め、実用限界は約140キュービットである。
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