用于量子比特与可扩展低温控制电子器件之间热绝缘的声子布拉格反射器

将固态量子架构扩展至实用级量子计算所需的百万量子比特规模,可能需要将控制电子器件集成在量子层的近邻区域。然而,光刻制造的固态量子比特在远低于1开尔文的温度下才能达到最佳性能,而此时可用制冷功率极为有限;而控制电子器件会耗散大量功率,因此需要更高温度下才能获得的有效制冷能力。为解决这一矛盾,该研究团队提出了一种采用宽带声子分布式布拉格反射镜(DBR)作为低温电子器件与量子比特芯片之间热屏障的封装方案。作为该方案的实验验证,研究人员制备并表征了钽/二氧化硅DBR结构——这种架构中的DBR既能为超导通孔提供机械支撑,又可提供远超常规块体材料的热绝缘性能。在由10层钽/二氧化硅交替构成的600纳米厚DBR中,研究团队测得从1.5开尔文至100毫开尔文温区的热传导率低于1毫瓦/平方厘米。对于厘米尺度的集成架构,这种隔离水平使得邻近电子器件可兼容瓦特级制冷功率,同时通过商用量子稀释制冷机将量子比特温度稳定维持在100毫开尔文附近。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-03-14 03:02

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