工业兼容硅自旋量子计算的最优工作温度：更冷未必更好

硅自旋量子比特因其与半导体制造的兼容性，是大规模量子计算的主要候选者。然而，扩展到有用的容错处理器可能会产生超过毫开尔文温度下可用冷却功率的热负载。提高工作温度可缓解冷却要求，但会降低门保真度，增加量子纠错的开销。因此，确定使总功耗最小化的工作温度是商业可行量子计算机的关键挑战。在此，我们使用门集层析成像来基准测试在工业界和学术界环境中制造的双量子比特硅芯片在多种温度下的性能。升高的温度显著缩短了相干时间，并增加了门和态制备与测量的不保真度。基于这些测量，我们开发了一个通用的硅量子计算机功耗模型，该模型结合了低温冷却要求与纠错开销。我们表明，存在一个有限的最优工作温度，并且该温度受当前器件中接近1 K的交叉温度的强烈影响，高于此温度门保真度迅速下降。这些结果将器件级保真度限制与系统级功耗要求联系起来，为大规模硅量子计算机提供了设计指南。