論文の概要: Optimising Cryogenic Wiring for Microwave-frequency Millikelvin Quantum Processors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.27239v1
• Date: Wed, 23 Sep 2026 02:15:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-25 00:05:17.826013
• Title: Optimising Cryogenic Wiring for Microwave-frequency Millikelvin Quantum Processors
• Title（参考訳）: マイクロ波ミリ波量子プロセッサにおける極低温配線の最適化
• Abstract要約: 低温容量は超伝導量子プロセッサのスケーリングにおける重要なボトルネックである。 超伝導量子プロセッサの同軸配線設計を体系的に最適化する。 デバイス温度,ノイズ負荷,キュービット容量,その他の実測値において,従来の設計を著しく上回る最適化構成を同定する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: Cryogenic capacity is a key bottleneck in the scaling of superconducting quantum processors, critically impacted by control wiring. Currently, wiring architectures are often designed following a small set of "best-practice" heuristics, little changed since they emerged for early, small-scale systems, and not rigorously evaluated for wider contexts. Here, we adopt a whole-system numerical modelling approach and present a systematic optimisation for the coaxial wiring design of a superconducting quantum processor. We identify optimised configurations that substantively outperform conventional designs in device temperature, noise burden, qubit capacity and other practical metrics. Importantly, our analysis delivers varied outcomes for different system contexts and operating regimes, illustrating the benefits of a systematic approach when there is no universal solution. Our results evaluate and sometimes challenge conventional wisdom in relation to design factors such as the utility of 0dB attenuators. We also use a wide exploration of cable configurations---directly enabled by our holistic and flexible numerical modelling approach---to develop more rigorously supported general principles for future cryogenic system design, based on a new conceptual framework to describe attenuator cascades that draws on analogies to low-noise amplifier chains. Our approach, design outcomes, and generalised analyses should also be readily applicable to other cryogenic quantum computing platforms. Finally, we support ready adoption of this approach through a web-based graphical tool which streamlines the analysis of the proposed framework under different contexts. Our results illustrate how our approach can help maximise the available computational resources of quantum processors at all system scales.
• Abstract（参考訳）: 低温容量は超伝導量子プロセッサのスケーリングにおいて鍵となるボトルネックであり、制御配線の影響を強く受けている。 現在、配線アーキテクチャは「ベストプラクティス」ヒューリスティックの小さなセットに従って設計されていることが多く、初期の小規模システムで登場した時からほとんど変わっておらず、より広い文脈で厳密に評価されていない。 本稿では,全系数値モデリング手法を採用し,超伝導量子プロセッサの同軸配線設計を体系的に最適化する。 デバイス温度,ノイズ負荷,キュービット容量,その他の実測値において,従来の設計を著しく上回る最適化構成を同定する。 重要なことは、我々の分析は異なるシステムコンテキストと運用体制に対して様々な結果をもたらし、普遍的な解決策がない場合の体系的なアプローチの利点を説明できる。 本研究は,0dB減衰器の実用性などの設計要因に関して,従来の知恵を評価・挑戦するものである。 また, ケーブル構成を網羅的に, フレキシブルな数値モデリング手法により, より厳密に支援された将来の低温システム設計の原理を, 低ノイズアンプチェーンに類似する減衰体カスケードを記述するための新しい概念的枠組みに基づいて, 直接的に活用する。 我々のアプローチ、設計結果、一般化された分析は、他の低温量子コンピューティングプラットフォームにも容易に適用できるはずである。 最後に、異なるコンテキスト下で提案されたフレームワークの分析を合理化するWebベースのグラフィカルツールにより、このアプローチの既定採用をサポートします。 提案手法は,全てのシステムスケールで利用可能な量子プロセッサの計算資源の最大化に有効であることを示す。

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