論文の概要: A Cryogenic Hybrid Photonic/CMOS Controller Architecture for Scalable Superconducting Qubit Control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.10114v2
• Date: Wed, 17 Jun 2026 02:26:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-18 13:57:35.00414
• Title: A Cryogenic Hybrid Photonic/CMOS Controller Architecture for Scalable Superconducting Qubit Control
• Title（参考訳）: スケーラブル超電導量子ビット制御のための低温ハイブリッドフォトニック/CMOSコントローラアーキテクチャ
• Authors: Bowen Liu, Zhaoran Rena Huang,
• Abstract要約: 超伝導量子コンピュータを数千の量子ビットにスケーリングすることは、ハードウェアの制御が難しい問題である。 本研究は、光ファイバーが共有形パルステンプレートを分散する4Kハイブリッドフォトニック/CMOS制御アーキテクチャを開発する。 クライオCMOS回路は、伝送制御、振幅プログラミング、サンプル・アンド・ホールド・エンベロープ・シェーピング、LOトーンと位相選択、マイクロ波アップコンバージョンを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9704960686964833
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Scaling superconducting quantum computers toward thousands of qubits remains a difficult control hardware problem. It requires hardware that reduces room-temperature to cryogenic wiring and cryogenic power while preserving in-fridge programmability for microwave pulse generation. This work develops a 4 K hybrid photonic/CMOS control architecture in which optical fibers distribute shared shaped pulse templates, while local cryogenic CMOS (Cryo-CMOS) circuits provide transmission control, amplitude programming, sample-and-hold envelope shaping, LO-tone and phase selection, and microwave upconversion, enabling both single-qubit and two-qubit gate generation within the same control path. Compared with fully Cryo-CMOS controllers, this architecture reduces per-channel active dissipation by moving high-speed sampled RF/IF waveform synthesis and waveform-memory access out of each cryogenic channel. Compared with purely photonic-link qubit-control approaches, it adds local 4 K programmability for pulse selection, amplitude scaling, timing updates, and LO-phase control, while remaining compatible with room-temperature real-time feedback and quantum error correction (QEC) workflows. We present architecture-level first-order models for 4 K power dissipation, waveform-memory scaling, and controller-induced fidelity limits, and cross-check the dominant fidelity terms using a three-level transmon simulation. The analysis shows that shared optical pulse template distribution with local 4 K envelope programming is a feasible path toward scalable superconducting qubit control.
• Abstract（参考訳）: 超伝導量子コンピュータを数千の量子ビットにスケーリングすることは、ハードウェアの制御が難しい問題である。 マイクロ波パルス発生のための内部プログラム性を維持しつつ、室温で低温の配線と低温の電力を減少させるハードウェアが必要である。 本研究は、光ファイバーが共形パルステンプレートを分散する4Kハイブリッドフォトニック/CMOS制御アーキテクチャを開発し、一方、局所低温CMOS(Cryo-CMOS)回路は、伝送制御、振幅プログラミング、サンプル・アンド・ホールドエンベロープ・シェーピング、LO-toneと位相選択、マイクロ波アップコンバージョンを提供し、同一制御経路内でシングルキュービットおよび2キュービットゲートの生成を可能にする。 完全Cryo-CMOSコントローラと比較して、このアーキテクチャは、高速サンプルRF/IF波形合成と波形メモリアクセスを各極低温チャネルから移動させることにより、チャネルごとのアクティブな消散を低減する。 純粋なフォトニックリンク量子ビット制御アプローチと比較して、パルス選択、振幅スケーリング、タイミング更新、LO位相制御のためのローカル4Kプログラム性が追加され、室温のリアルタイムフィードバックと量子エラー補正(QEC)ワークフローと互換性が保たれている。 本稿では,4K電力の分散化,波形メモリのスケーリング,およびコントローラによる忠実度制限に対するアーキテクチャレベルの一階述語モデルを提案し,三段トランスモンシミュレーションを用いて支配的忠実度項をクロスチェックする。 解析の結果,ローカル4Kエンベローププログラミングを用いた共有光パルステンプレート分布は,スケーラブルな超伝導量子ビット制御への実現可能な経路であることが示唆された。

関連論文リスト

• Mitigating crosstalk errors for simultaneous single-qubit gates on a superconducting quantum processor [59.06950309601253]
  超伝導量子プロセッサ上の単一量子ビットゲートは、通常は専用の制御線を介して印加されるマイクロ波パルスを用いて実装される。 これらのマイクロ波パルスは、容量結合と波動関数の重なりに起因するクロストークによって、他の量子ビットを駆動する。 クロストークと周波数群集は、孤立ゲートに対する単一ビット同時動作における誤差を増加させる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2026-03-11T17:47:32Z)
• Flux-Activated Resonant Control of a Bosonic Quantum Memory [63.35373457838474]
  ボソニック回路量子電磁力学(英語版)(cQED)は長寿命超伝導空洞をコヒーレントに制御する。 3次元超伝導キャビティに収容された長寿命ボソニックメモリをオンチップフラックス制御アーキテクチャに統合する。 メモリ内の任意のFockレベル間の効率的な任意の回転を実現する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2026-02-20T10:22:53Z)
• Bidirectional Quantum Processor Interfacing by a 4-Kelvin Analog Signal Chain for Superconducting Qubit Control and Quantum State Readout [0.6116440163779425]
  本稿では,超伝導量子ビット制御と量子状態読み出しのための包括的低温アナログ信号処理アーキテクチャを提案する。 提案システムでは,ミリケルビン段階の量子プロセッサを用いた完全双方向信号経路ブリッジルーム温度デジタルコントローラを実装した。 シミュレーションの結果,I/Q位相誤差が35dB以上の画像拒絶率,シンボル誤り率が10～6$以下であることが確認された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2026-02-15T14:29:06Z)
• Ingress Cryogenic Receivers Toward Scalable Quantum Information Processing: Theory and System Analysis [0.0]
  同軸ケーブルによる低温冷却量子ビットの電流制御技術を実現した。 多重化全受動極低温直接検出プラットフォーム(cryo-HFDD)を提案する。 4Kの多重フォトニック受信機は数千量子ビットの制御を積極的にスケールできることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-09-30T04:29:58Z)
• Superconductor modulation circuits for Qubit control at microwave frequencies [0.0]
  単一磁束量子(SFQ)とAQFP(Adiabatic Quantum Flux Parametron)超伝導体論理系は、極低温で究極の性能に達することができる。 我々は、量子ビットを制御するための超伝導体ベースのオンチップ関数生成器を開発した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-11-12T13:54:30Z)
• Overcoming I/O bottleneck in superconducting quantum computing: multiplexed qubit control with ultra-low-power, base-temperature cryo-CMOS multiplexer [40.37334699475035]
  大規模超伝導量子コンピューティングシステムでは、ミリケルビン温度での量子ビットの高忠実度制御と読み出しが可能である。 クライオエレクトロニクスは、このボトルネックを克服するためにスケーラブルで多用途なソリューションを提供するかもしれない。 ここでは、15mK以下で動作する超低出力RF多重冷凍電子溶液について述べる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-09-26T22:38:09Z)
• Enhancing the Coherence of Superconducting Quantum Bits with Electric Fields [62.997667081978825]
  印加された直流電界を用いて、クォービット共鳴から外れた欠陥を調整することにより、クビットコヒーレンスを向上させることができることを示す。 また、超伝導量子プロセッサにおいて局所ゲート電極をどのように実装し、個々の量子ビットの同時コヒーレンス最適化を実現するかについても論じる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-08-02T16:18:30Z)
• Extensible circuit-QED architecture via amplitude- and frequency-variable microwaves [52.77024349608834]
  固定周波数キュービットとマイクロ波駆動カプラを組み合わせた回路QEDアーキテクチャを提案する。 ドライブパラメータは、選択的な2ビット結合とコヒーレントエラー抑制を可能にする調整可能なノブとして現れる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-04-17T22:49:56Z)
• High fidelity two-qubit gates on fluxoniums using a tunable coupler [47.187609203210705]
  超伝導フラクソニウム量子ビットは、大規模量子コンピューティングへの道のトランスモンに代わる有望な代替手段を提供する。 マルチキュービットデバイスにおける大きな課題は、スケーラブルなクロストークのないマルチキュービットアーキテクチャの実験的なデモンストレーションである。 ここでは、可変カプラ素子を持つ2量子フッソニウム系量子プロセッサを提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-03-30T13:44:52Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。