用于超导量子比特控制的低温CMOS射频多路复用器,在毫开尔文温度下实现皮瓦级功耗的读取与磁通偏置

大规模低温量子系统受限于室温电子学与毫开尔温级之间的输入输出瓶颈,这一限制在超导量子比特平台上尤为突出。输出线路的瓶颈效应最为显著——笨重且昂贵的微波组件严重制约了系统的可扩展性。在量子比特平面直接实现信号复用技术,为可扩展的表征与测试提供了极具前景的解决方案。本研究展示了一款在10毫开尔温温度下工作的低温CMOS(cryoCMOS)射频多路复用器,其静态功耗低至200皮瓦(创纪录水平)。该器件在DC-8 GHz频段内实现<2 dB插入损耗与>30 dB隔离度,直接连接Transmon量子比特时,相干时间仅轻微影响至100微秒量级,从而实现了读出线、磁通线以及(理论上)XY驱动线的复用功能。该工作确立了cryoCMOS多路复用器作为可扩展高通量低温表征测试的关键工具,并为未来大规模量子处理器中量子-经典控制系统的协同集成提供了技术突破。
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提交arXiv: 2026-03-17 14:49

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