論文の概要: Cryogenic Performance Evaluation of Commercial SP4T Microelectromechanical Switch for Quantum Computing Applications

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.13574v1
• Date: Thu, 17 Jul 2025 23:33:18 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-21 20:43:26.152538
• Title: Cryogenic Performance Evaluation of Commercial SP4T Microelectromechanical Switch for Quantum Computing Applications
• Title（参考訳）: 量子コンピューティング応用のための商用SP4Tマイクロエレクトロメカニカルスイッチの低温特性評価
• Authors: Yong-Bok Lee, Connor Devitt, Xu Zhu, Nicholas Yost, Yabei Gu, Sunil A. Bhave,
• Abstract要約: 本稿では,大規模量子コンピューティングシステムにおける極低温マルチプレクサの商用マイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS)スイッチの実現可能性について検討する。 MEMSスイッチは、オン抵抗、低動作電圧、低温でのRF性能が向上し、1億サイクル以上の信頼性の高い動作が可能となった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.191261372459387
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Superconducting quantum computers have emerged as a leading platform for next-generation computing, offering exceptional scalability and unprecedented computational speeds. However, scaling these systems to millions of qubits for practical applications poses substantial challenges, particularly due to interconnect bottlenecks. To address this challenge, extensive research has focused on developing cryogenic multiplexers that enable minimal wiring between room-temperature electronics and quantum processors. This paper investigates the viability of commercial microelectromechanical system (MEMS) switches for cryogenic multiplexers in large-scale quantum computing systems. DC and RF characteristics of the MEMS switches are evaluated at cryogenic temperatures (< 10 K) through finite element simulations and experimental measurements. Our results demonstrate that MEMS switches exhibit improved on-resistance, lower operating voltage, and superior RF performance at cryogenic temperatures, with reliable operation over 100 million cycles. Furthermore, stable single-pole four-throw (SP4T) switching and logical operations, including NAND and NOR gates, are demonstrated at cryogenic temperatures, validating their potential for quantum computing. These results underscore the promise of MEMS switches in realizing large-scale quantum computing systems.
• Abstract（参考訳）: 超伝導量子コンピュータは、異例のスケーラビリティと前例の計算速度を提供する次世代コンピューティングのプラットフォームとして登場した。 しかし、実用的な応用のために、これらのシステムを数百万の量子ビットにスケールすることは、特に相互接続のボトルネックのために重大な課題を引き起こす。 この課題に対処するために、室温エレクトロニクスと量子プロセッサ間の最小の配線を可能にする低温多重化器の開発に重点を置いている。 本稿では,大規模量子コンピューティングシステムにおける極低温マルチプレクサの商用マイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS)スイッチの実現可能性について検討する。 有限要素シミュレーションおよび実験により,MEMSスイッチの直流・RF特性を低温(10K)で評価した。 以上の結果から,MEMSスイッチは温度1億サイクル以上で,オン抵抗,低動作電圧,優れたRF性能を示した。 さらに、NANDやNORゲートを含む安定な単一極四孔スイッチング(SP4T)と論理演算を低温下で実証し、量子コンピューティングの可能性を検証する。 これらの結果は、大規模量子コンピューティングシステムの実現におけるMEMSスイッチの約束を裏付けるものである。

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