基于硅光子集成电路的低温光学-微波转换

集成电路技术使得在保持制造和可靠性的前提下，电路复杂度和功能性得以扩展。集成化预计将在量子信息技术中发挥重要作用，包括在规模化生产用于 fault-tolerant 量子计算所需的经典信号控制和测量任务中。本文实验表征了由商业代工厂制造的迷你化光子集成电路在低温下的性能，该电路将经典光信号下转换到微波信号。该电路由波导集成的锗 PIN 光电二极管组成，采用可缩放的光子焊接方法封装到多通道光纤阵列，以提供光激发。我们发现， O 带（4.2 K）下的光学-微波转换响应峰值为 $\sim 150 \pm 13$ mA/W，远低于电路设计和以往测试的温度，两种不同的二极管设计均如此。第二种二极管设计的 3 dB 带宽可达 6 GHz以上，适用于控制量子电路，预计通过改进封装方式可进一步提升带宽和响应性能。所示的迷你化和集成化为波分复用控制 microwave 量子电路以及可扩展处理器提供了新的视角，这些处理器通过光纤阵列提供光信号。