ジョージ・シュワルツ博士
Silent Wavesは、マイクロ波ポンプカプラーを増幅器アーキテクチャに直接物理的に統合した進行波パラメトリック増幅器（TWPA）であるZephyr製品を発売した。この構造的統合は、標準的な読み出しチェーンで通常必要とされる、独立した大型の外部方向性結合器を不要にすることで、希釈冷凍機内の空間的制限に対処している。同社の従来のArgoラインが4～8 GHzのトランスモン帯域内での安定した性能に焦点を当てていたのに対し、Zephyrは量子アーキテクチャのスケーリングに必要なフットプリント削減を特に目標としている。標準的な製造プロトコルに従い、すべてのZephyrユニットは展開前に20 mKでの包括的な極低温試験を受けており、このプロセスには30時間から数日を要する。
Zephyrによって達成された統合は、量子プロセッサのスケーリングにおける熱力学的および多重化の課題に対する直接的な対応である。現在の標準的な読み出しラインは5～10個の多重化された量子ビットをサポートしているが、1ラインあたり100量子ビットへのスケーリングには帯域幅の拡大が必要であり、それに伴い必要な連続マイクロ波ポンプ電力が順次増加する。CEOのルカ・プラナ氏は、ポンプ電力が主要な熱的ボトルネックではない可能性があると指摘しているものの、多重化の増加と個別の周辺接続による累積的な熱負荷は、依然として具体的な制約となっている。ポンプカプラーをチップ上に統合することで、Zephyrは物理的接続の数を削減し、関連する熱散逸と挿入損失を最小化して、より凝縮された読み出しアーキテクチャを提供している。
Zephyrによって達成された部品削減にもかかわらず、このシステムは読み出しチェーンの空間的課題を完全には解決していない。なぜなら、量子ビットに到達する逆作用ノイズを防ぐために、外部フェライトアイソレータが依然として必要だからである。Zephyrは、同社が今後発売予定の進行波パラメトリック増幅器アイソレータ（TWPAI）への中間的なハードウェアステップとして機能している。TWPAIは、三波混合プロセスを利用して後方伝播ノイズの周波数をアップコンバートし、磁気アイソレータの必要性を完全に排除する。この製品進化は、標準的な4部品構成の個別読み出しアセンブリ（アイソレータ、カプラー、増幅器、アイソレータ）を単一の物理ユニットに順次凝縮することに焦点を当てたロードマップを示している。
Zephyrのような高度に統合された部品を研究プロトタイプから量産展開に移行させる上での主なボトルネックは、時間のかかる極低温試験よりも製造歩留まりである。プロセス変動に依存せずに一貫した製造を確保するため、Silent Wavesは確立された製造パイロットラインを必要としている。これは、今後1年から1年半で安定した超伝導製造ラインの確立を目指すEU資金によるSUPREMEコンソーシアムへの参加を通じて対処されている。同時に、これらの凝縮された読み出しラインの機能的有用性は、Adastar協力を通じて耐故障性アプリケーション向けに評価されており、IQM、Riverlane、OQSなどのパートナーが、このような統合ハードウェアが量子誤り訂正とスケーリングにどのように影響するかを評価している。
Zephyr製品の詳細情報は、Silent Wavesのウェブサイトでのアナウンスメントで入手可能である。
2026年3月25日
