单磁通量子电路在毫开尔文温度下的运行

随着量子计算处理器规模的扩大，人们对开发低温电子学以克服系统扩展的重大挑战日益感兴趣。单磁通量子（SFQ）电路为替代远程、笨重且功耗高的室温电子学提供了有前景的方案。为满足数字量子比特控制、读出和协同处理的需求，SFQ 电路必须适配在量子处理器附近的毫开尔文温度下运行。SEEQC 的 SFQuClass 数字量子管理方法将节能型 SFQ（ERSFQ）电路和量子比特近距离放置在多芯片模块中。这实现了极低的功耗耗散，与典型稀释制冷机的有限冷却功率兼容，同时保持高处理速度和低误码率。我们报告了对一套全面的 ERSFQ 单元从 4 K 到 10 mK 的系统测试，以及更复杂的电路，如用于数字量子比特控制的可编程计数器和解复用器。我们比较了这些电路的运行裕度和误码率，发现毫开尔文温度下偏置裕度减小，裕度中心（即最优偏置电流值）相比 4.2 K 增加约 15%。通过热退火降低约瑟夫森结（JJ）临界电流 Ic 可恢复裕度。为指导电路参数从 4.2 K 到毫开尔文温度的变化，相关模拟过程控制监视器（PCM）在感兴趣的温度范围内进行了测试。测量的 JJ 临界电流（PCM JJ 阵列）从 4.2 K 降至毫开尔文温度时增加约 15%，与理论和测试数字电路中经验测量的偏置裕度中心变化吻合良好。