- 4k (-269 ° C)에서 300k (27 ° C)에서 온도 범위에서 달성
- 새로운 구성 요소 개발의 효율성 향상
- 양자 관련 기술 개발을 지원하는 공급망의 건설에 기여
대규모 양자 컴퓨터 실현을위한이 기술의 역할에 대한 개념적 다이어그램
Arakawa Tomoki, Arakawa Tomoki, 전자기 측정 연구 그룹, 물리 및 표준 연구 부서, 바카라 커뮤니티 (이하 "AIST") 및 연구 그룹의 책임자 인 Kon Moritaro는 4 K에서 300 K (-269 ~ 27 ° °)에있을 것입니다고바카라 추천 구성 요소반사/전송 특성 (S-parameter)를 평가하는 기술을 개발했습니다
양자 컴퓨터 시스템매우 추운 온도에서 양자 칩과 실내 온도 섹션 사이의 고바카라 추천 신호를 전송하기 위해 수많은 고바카라 추천 성분이 포함되어 있습니다 그러나 이러한 제품의 대부분은 매우 추운 온도 환경에서 특성을 갖는 것으로 보장되지 않습니다 많은 고바카라 추천 구성 요소와 하나의 구성 요소조차도 예상치 못한 오작동을 결합한 회로는 양자 컴퓨터의 대규모 통합을 방해합니다 따라서 저온에서 고바카라 추천 성분의 평가 방법을 설정해야합니다 이 방법은 기존의 반사 및 전송 특성을 측정하는 방법을 개선하여 4K에서 300K까지의 임의의 온도에서 고바카라 추천 성분의 평가를 허용했습니다이 기술로 얻은 온도 의존성 정보는 고정성, 고밀도 고급 구성 요소의 개발 과정 및 양성 기술의 개발에 필수적입니다 앞으로이 기술은 Quantum 및 AI Fusion Technology Business Development 글로벌 리서치 센터의 양자 하드웨어 테스트에 도입 될 예정이며,이 센터는 산업에 측정 서비스를 제공 할 계획입니다
이 기술의 세부 사항은 2023 년 9 월 14 일에 제공 될 예정입니다계측 및 측정에 대한 IEEE 트랜잭션"
양자 컴퓨터가 전 세계에서 개발 중이며 계산을 수행합니다양자 비트의 수 증가에주의가 집중됩니다 반면, 양자 컴퓨터를 구성하는 시스템을 살펴보면 고바카라 추천수 구성 요소의 구성 요소 수는 큐 비트 수에 비례하여 증가합니다 이들은 극도로 극저온 온도와 실내 온도 섹션에서 양자 칩 사이의 큐 비트를 제어하기위한 고바카라 추천 신호를 전송하는 고급 기능이 필요합니다 그럼에도 불구하고, 현재 사용되는 고바카라 추천 구성 요소 중 다수는 그들이 사용하는 추운 환경에서 특성화되는 것을 보장하지 않습니다
또한, 실질적인 사용에 필요한 백만 개의 큐 비트 클래스 양자 컴퓨터를 실현하기 위해, 수많은 고바카라 추천 성분의 크기를 줄이고 열 생성을 억제하는 데 어려움이 있습니다 저온 고바카라 추천 회로의 열 발생 문제를 피하기 위해서는 저온 무선 바카라 추천수 회로를위한 전례없는 고성능 고밀도 고바카라 추천 성분을 개발하여 Qubits의 증가를 충족시킬 필요가 있습니다 또한, 개별 저온 고바카라 추천 성분에 대한 작동 온도에서 반사 및 전송 특성 (S- 파라미터)을 평가하는 방법이 필요하다 다른 반사 및 전송 특성을 갖는 수많은 고바카라 추천 성분이 조립 될 때 원하는 반사 및 전송 특성을 전체적으로 달성하기 위해 특성의 평가가 필수적입니다
그러나 반사 및 전송 특성의 기존 측정은 측정 온도와 구성 요소와의 연결 방법이 제한되어있어 양자 컴퓨터 용 공급망을 구축하는 데 필요한 일반적인 평가 방법으로 불충분합니다 평가 방법이 확립되면 저온의 고바카라 추천 성분 시장은 새로운 참가자의 수가 증가함에 따라 확장 될 것으로 예상됩니다 또한 고바카라 추천 성분의 저온 특성을 정량적으로 차별함으로써 새로운 부가 가치를 창출하고 시장을 자극 할 것으로 예상 할 수 있습니다
AIST는 차세대 무선 통신 기술 및 양자 관련 기술을 개발하기 위해 고바카라 추천 밴드의 장치 평가 및 재료 평가를위한 측정 기술을 개발했으며 업계에 다양한 측정 솔루션을 제공했습니다 이의 일부로, 우리는 저온 환경에서 고바카라 추천 측정에 중점을두고 모든 온도에서 기본 반사 및 전송 특성을 측정하는 기술을 개발하는 작업을 수행했습니다
이 연구 및 개발은 과학 연구를위한 보조금 (과학을위한 JSPS grant-in-aid) "원형 편광 마이크로파 (2022-2024)를 사용한 2 차원 전자 시스템에 대한 복잡한 전도도 측정 방법의 개발 및 적용에 의해 뒷받침됩니다 (2022-2024)"(JP22H01964) 및 "2022-22- (2022-22-)"(2022224) (JP22H01936)
독점적으로 개발 된 맞춤형 냉장고 및 기계식 고바카라 추천 스위치를 사용하여 고바카라 추천 신호의 진폭과 위상을 냉장고에서 보정했으며 4 k에서 300 k의 넓은 온도 범위에서 265 GHz의 반사 및 변속기 특성을 측정했습니다
일반적인 네트워크 분석기를 사용하여 반사 및 전송 특성을 측정 할 때 먼저 알려진 특성을 가진 표준을 사용하여 고바카라 추천 신호의 진폭과 위상을 교정합니다 이것은 동축 케이블과 같은 측정 목표 이외의 효과를 제거합니다 그 후 측정 할 고바카라 추천 성분이 연결되고 그 특성 만 평가됩니다 실온에서의 고바카라 추천 교정 방법이 확립되었으며, 반사 및 전송 특성은 데이터 시트 및 기타 정보에 고바카라 추천 구성 요소의 성능을 나타내는 지표로 나열됩니다 그러나, 양자 컴퓨터에 사용되는 저온 고바카라 추천 성분에 사용되는 온도에서 반사 및 전송 특성을 측정하기위한 확립 된 방법은 없었다
따라서 대규모 양자 컴퓨터를위한 공급망의 건설에 기여하기 위해, 우리는 모든 온도에서 4K의 다양한 고바카라 추천 성분의 반사 및 전송 특성을위한 일반적인 목적 측정 방법을 개발했습니다
그림 1은 측정 시스템의 개념적 다이어그램을 보여줍니다 이 맞춤형 냉장고의 특징은 4K에서 300K의 임의 온도에서 제어 할 수있는 온도 제어 단계를 허용하는 기계식 열 스위치가 있다는 것입니다 이 온도 제어 단계에서 모든 고바카라 추천 교정 및 측정이 수행됩니다 고바카라 추천수 구성 요소의 각 단자를 고바카라 추천 스위치에 연결하십시오 이 장치는 다양한 크기와 터미널 배열로도 측정을 허용하도록 설계되었으며 다양한 모양과 크기의 고바카라 추천 성분을 수용 할 수 있습니다
그림 1 : 측정 시스템의 개념적 다이어그램 (왼쪽 다이어그램) 및 온도 제어 단계 (오른쪽 다이어그램)의 설정
*우리는 원본 용지에서 인용되고 수정 된 그림을 사용합니다
실온에 위치한 네트워크 분석기의 두 포트는 각각 온도 제어 단계의 고바카라 추천 스위치에 연결되어 있습니다 (그림 1 왼쪽) 고바카라 추천 교정 용솔트 교정라는 2 포트 교정 기술을 채택했습니다 이 방법에서는 고바카라 추천 스위치 (1 입력 6 출력)를 사용하여 세 가지 유형의 표준 장치 (짧은, 개방,로드)와 모든 전송 경로 (여기Flashthrough또는 동축 케이블)를 전환하고 교정을 수행하여 측정했습니다 (그림 1 오른쪽) 측정 목표에 대한 연결은 IEEE (전기 및 전자 엔지니어 기사) 표준에 의해 지정된 정밀 커넥터 (35 mm 커넥터)로 이루어집니다 또한 다양성을 높이기 위해 측정 할 커넥터는 플러그 터미널 및 잭 터미널과 호환 될 수 있습니다
실온에서 일반적인 고바카라 추천 교정과 비교하여,이 기술에는 표준 장치의 온도 의존성 및 고바카라 추천 스위치 경로 간의 변동과 같은 추가 오류 요소가 있습니다 이러한 오류의 영향을 조사하기 위해, SOLT 교정을 수행 한 후, 공지 된 특성을 갖는 온도 독립적 측정으로서 플래시 스루 측정을 수행 하였다 그림 2의 왼쪽 그림은 여러 온도에서 측정 된 플래시 스루의 전송 특성을 보여줍니다 0dB의 이상적인 전송 손실 값과 비교할 때, 체계적인 오차는 최대 012 dB이며, 주로 고바카라 추천 스위치의 경로 간의 변화로 인해 발생합니다 반면, 표준 장치 등의 온도 변화로 인한 상대 오차는 최대 004 dB로 감소 될 수있었습니다 특히, 온도 변화로 인한 10GHz에서의 오차는 전송 손실의 경우 약 001 dB이고 지연 시간의 005 피코 초, 4K ~ 300K 범위
또한, 우리는 각 표준 장치의 온도 의존성을 확인 하고이 교정 방법을 사용하여 반사 및 전송 특성 측정의 정확도를 정량적으로 평가했습니다 그림 2의 오른쪽 그림은 각 온도에서 동축 케이블의 전송 특성을 보여줍니다 (동작은 4K 및 20 k에서 거의 동일했습니다) 플래시 스루의 결과 (그림 2의 왼쪽 그림)를 비교하면, 여기서 전송 손실의 관찰 된 변화는 측정 오류가 아님을 알 수 있습니다 또한, 다이어그램에는 표시되지 않았지만 반사 측정은 10GHz에서 30dB 이상의 감도를 달성 할 수있었습니다 측정 된 반사 및 전송 특성을 분석함으로써, 온도의 함수로서 고바카라 추천 신호의 전송을 특성화하는 매개 변수를 평가할 수도있다 그림 3은 실시간 분석에 의해 얻은 펄스 신호에서 전송 손실 및 지연 시간의 온도 의존성을 보여줍니다 이 값은 온도 감소에 따라 점차 증가하지만 20K 이하에서 거의 일정하는 것으로 밝혀졌습니다
그림 2 : 플래시 스루 (왼쪽)의 전송 특성 및 동축 케이블 (오른쪽)의 전송 특성 결과 결과
*우리는 원본 용지에서 인용되고 수정 된 그림을 사용합니다
그림 3 동축 케이블 전송 손실 (왼쪽) 및 지연 시간 (오른쪽)의 온도 의존성 실시간 분석에 의해 얻은 펄스 신호
*우리는 원본 용지에서 인용되고 수정 된 그림을 사용합니다
유전 상수, 자기 투과성 및 저항과 같은 재료 매개 변수는 온도 의존성이 다르므로 극저온 성분을 개발할 때 온도 변화의 기원을 식별하고 회로 설계로 다시 공급하는 것이 중요합니다 따라서,도 4의 왼쪽 다이어그램에 도시 된 바와 같이, 다수의 재료 파라미터가 영향을 받는다Circulator그림 4는 포트 1과 2 사이의 양방향 전송 손실을 보여줍니다 바카라 추천수의 함수로서 전송 손실이 온도에 크게 의존하는 결과를 얻었습니다
AIST는이 방법을 통해 얻은 정보를 극도의 극저온 구성 요소의 개발 프로세스로 송금함으로써 양자 컴퓨터의 개발에 기여합니다 우리는이 방법이 저온, 고바카라 추천수 측정이 필요한 무선 천문학 및 물리 물리학의 개발에 기여할 수 있다고 생각합니다
그림 4 순환기 측정 (왼쪽 다이어그램) 및 전송 특성 결과 (오른쪽 다이어그램)
*우리는 원래 논문에서 인용되고 수정 된 그림을 사용합니다
이 방법은 Quantum 및 AI Fusion Technology Business Development 글로벌 리서치 센터의 양자 하드웨어 테스트에 도입 될 예정이며, 센터는 산업에 측정 서비스를 제공 할 계획입니다
앞으로, 우리는 고바카라 추천 부품을 개발하고 제조하는 회사, 연구 기관 및 조직과 협력하고 양자 컴퓨터의 대규모 통합에 기여할 것입니다 이 방법을 기반으로, 우리는 4K에서 300K까지의 재료 매개 변수 측정 및 플랫 케이블 평가와 같은 측정 기술을 개발하고 업계에 새로운 측정 솔루션을 제공하기 위해 노력할 것입니다
우리는 위의 활동을 통해 업계에서 스핑하고 저온 반사 및 전송 특성을 측정하고 국제적으로 표준화해야한다고 생각합니다
게시 된 잡지 :계측 및 측정에 대한 IEEE 트랜잭션
용지 제목 : 4K에서 300k 사이의 넓은 온도 범위의 경우 최대 265GHz까지 보정 된 2 포트 전자 레인지 측정
저자 : Tomonori Arakawa 및 Seitaro Kon
doi : 101109/tim20233315393