大规模超导量子计算机superconducting quantum，需要在毫开尔文温度下，对大量量子比特进行高保真控制和读出，这导致了巨大的输入-输出瓶颈。基于互补金属氧化物半导体技术的低温电子学， 提供了一种可扩展的通用解决方案。然而，需要避免一些不利影响，主要来源于量子位之间的交叉耦合，以及在低温电子学操作期间产生的电子和热噪声。
近日，比利时 微电子研究中心 (imec) R. Acharya等，在Nature Electronics上发文，报道了一种低功率射频复用低温电子学系统，可以在15mK以下工作，具有最小的交叉耦合cross-coupling。将该系统与超导量子比特连接，对其性能进行基准测试，并观察到量子比特的弛豫时间不受影响，然而，在静态和动态操作中，相干时间却都受到轻微影响。基于这一多路复用器，可以通过适当的热滤波，实现了99.9%以上的单量子位门保真度，即高于基于表面码的量子纠错阈值。还演示了基于动态窗口校准量子位控制脉冲的时分复用能力。![]()
Multiplexed superconducting qubit control at millikelvin temperatures with a low-power cryo-CMOS multiplexer.在毫开尔文温度下，低功耗低温CMOS多路复用器的多路复用超导量子比特控制。![]()
图1:基于低温多路复用器，路由微波信号。
![]()
图2:低温CMOS多路复用器的功率和射频RF性能。
![]()
图3:基于高相干性量子位，对低温CMOS多路复用器性能进行基准测试。
![]()
图4:基于低温CMOS多路复用器，随机基准测试和时分多路复用Time-Division Multiplexing，TDM。
Acharya, R., Brebels, S., Grill, A. et al. Multiplexed superconducting qubit control at millikelvin temperatures with a low-power cryo-CMOS multiplexer. Nat Electron (2023). https://doi.org/10.1038/s41928-023-01033-8https://www.nature.com/articles/s41928-023-01033-8声明：仅代表译者个人观点，小编水平有限，如有不当之处，请在下方留言指正！