多超导量子比特的全光学控制与复用读取

超导量子电路通常在毫开尔文温度下运行,每个量子比特通常需要独立的微波电缆来连接室温控制和读出电子设备。然而,当扩展到承载数百个量子比特的大规模处理器时,密集的电缆阵列会在物理空间、热负载、布线复杂性和成本方面造成难以承受的限制,从而面临严重的输入/输出(I/O)瓶颈。在此,该团队展示了一种用于超导量子电路的完整光学I/O架构,其中所有控制和读出信号仅通过光学光子传输。通过采用宽带行波布里渊微波-光转换器,该团队实现了两个量子比特的同时频率复用光学读出。结合用于控制信号传输的光纤集成光电二极管阵列,这种闭环光学I/O对量子比特相干时间没有引入可测量的劣化,光学驱动的单量子比特门保真度相较于标准微波操作仅降低了0.19%。这些结果表明,光学互连是实现大规模超导量子处理器的可行路径,并为通过集中式室温控制基础设施将多个位于独立稀释制冷机中的超导量子计算机联网开辟了可能性。

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提交arXiv: 2025-12-24 14:27

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