論文の概要: Cryo-CMOS Antenna for Wireless Communications within a Quantum Computer Cryostat

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.13627v1
• Date: Wed, 15 Oct 2025 14:52:33 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-16 20:13:28.721164
• Title: Cryo-CMOS Antenna for Wireless Communications within a Quantum Computer Cryostat
• Title（参考訳）: 量子コンピュータクライオスタットにおける無線通信用Cryo-CMOSアンテナ
• Authors: Viviana Centritto, Ama Bandara, Heqi Deng, Masoud Babaie, Evgenii Vinogradov, Sergi Abadal, Eduard Alarcon,
• Abstract要約: 本稿では,28GHzで動作する低温互換のオンチップディファレンシャル双極子アンテナを提案し,量子コンピュータのクリーモスタット内で短距離無線通信を実現する。 アンテナは、自由空間における-20.8dBの反射係数と、クライオスタット内の-18.38dBの反射係数を達成し、効率的なインピーダンスマッチングを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.416067606586705
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Scaling quantum computers from a few qubits to large numbers remains one of the critical challenges in realizing practical quantum advantage. Multi-core quantum architectures have emerged as a promising solution, enabling scalability through distributed quantum processing units (QPUs) interconnected via classical and quantum links. However, the bottleneck of wired connections persists, as densely packed wired interconnects, both vertically across temperature stages and horizontally within the same layer, introduce spatial constraints, power dissipation, and latency, which could hinder performance as the number of QPUs increases. To overcome these limitations, this work proposes a cryo-compatible on-chip differential dipole antenna operating at 28 GHz to enable short-range wireless communication within a quantum computer cryostat. Temperature-dependent material properties are incorporated to accurately capture antenna behavior at 4 K. Moreover, by embedding the antenna in a realistic cryostat structure, we evaluate the feasibility of antenna operation within the cryogenic environment. The proposed antenna achieves a reflection coefficient of -20.8 dB in free space and -18.38 dB within the cryostat, demonstrating efficient impedance matching.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータを数量子ビットから大量にスケールすることは、実用的な量子優位性を実現する上で重要な課題の1つである。 マルチコア量子アーキテクチャは、古典的および量子的リンクを介して相互接続された分散量子処理ユニット(QPU)によるスケーラビリティを実現する、有望なソリューションとして登場した。 しかし、有線接続のボトルネックは、高密度に充填された有線配線が、温度ステージと水平の両方で垂直に同じ層内にあり、空間的制約、電力散逸、遅延を導入し、QPUの数が増加するにつれて性能を損なう可能性があるため、持続する。 これらの制限を克服するため、28GHzで動作する低温互換のオンチップディファレンシャルダイポールアンテナを提案し、量子コンピュータのクライオスタット内で短距離無線通信を可能にする。 さらに, 現実的な低温構造にアンテナを埋め込むことで, 極低温環境下でのアンテナ動作の実現可能性を評価する。 提案アンテナは、自由空間における-20.8dBの反射係数と、クライオスタット内における-18.38dBの反射係数を達成し、効率的なインピーダンスマッチングを示す。

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