論文の概要: A Low-Noise and High-Stability DC Source for Superconducting Quantum Circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.00297v1
• Date: Thu, 01 May 2025 04:39:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-02 19:15:55.223281
• Title: A Low-Noise and High-Stability DC Source for Superconducting Quantum Circuits
• Title（参考訳）: 超伝導量子回路用低雑音・高安定性直流光源
• Abstract要約: 66量子ビット量子プロセッサの制御エレクトロニクスに統合され、QPowerは87.6mumathrms$とRamsey $T = 5.1mumathrms$のキュービット時間を実現する。 このモジュラー設計はコンパクトでエネルギー消費が効率的であり、中間スケールの量子プロセッサのためのスケーラブルなDCソースソリューションを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.58199509590322
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: With the rapid scaling of superconducting quantum processors, electronic control systems relying on commercial off-the-shelf instruments face critical bottlenecks in signal density, power consumption, and crosstalk mitigation. Here we present a custom dual-channel direct current (DC) source module (QPower) dedicated for large-scale superconducting quantum processors. The module delivers a voltage range of $\pm$7 V with 200 mA maximum current per channel, while achieving the following key performance benchmarks: noise spectral density of 20 nV/$\sqrt{\mathrm{Hz}}$ at 10 kHz, output ripple $<$500 $\mu$V$_{\mathrm{pp}}$ within 20 MHz bandwidth, and long-term voltage drift $<$5 $\mu$V$_{\mathrm{pp}}$ over 12 hours. Integrated into the control electronics of a 66-qubit quantum processor, QPower enables qubit coherence times of $T_1 = 87.6~\mu\mathrm{s}$ and Ramsey $T_2 = 5.1~\mu\mathrm{s}$, with qubit resonance frequency drift constrained to $\pm$40 kHz during 12-hour operation. This modular design is compact in size and efficient in energy consumption, providing a scalable DC source solution for intermediate-scale quantum processors with stringent noise and stability requirements, with potential extensions to other quantum hardware platforms and precision measurement.
• Abstract（参考訳）: 超伝導量子プロセッサの急速なスケーリングにより、市販のオフザシェルフ機器に依存する電子制御システムは、信号密度、消費電力、クロストーク緩和において重大なボトルネックに直面している。 ここでは、大規模超伝導量子プロセッサ専用の2チャネル直流(DC)ソースモジュール(QPower)について述べる。 20 nV/$\sqrt{\mathrm{Hz}}$ 10 kHz、出力 ripple $<$500$\mu$V$_{\mathrm{pp}}$ 20MHz帯域内での出力 ripple $<$500$\mu$V$_{\mathrm{pp}}$ 20MHz帯域内の長期電圧ドリフト$<$5$\mu$V$_{\mathrm{pp}}$ 12時間以上。 QPowerは66量子ビット量子プロセッサの制御エレクトロニクスに統合され、12時間動作中に量子ビットコヒーレンス時間を$T_1 = 87.6~\mu\mathrm{s}$とRamsey $T_2 = 5.1~\mu\mathrm{s}$とすることができる。 このモジュラー設計は、コンパクトでエネルギー消費の効率が良く、厳密なノイズと安定性の要求のある中間スケールの量子プロセッサのためのスケーラブルなDCソースソリューションを提供し、他の量子ハードウェアプラットフォームへの潜在的な拡張と精度測定を提供する。

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