이 논문은 저변조지수(MI) 상황을 위해 설계된 무선 전력 및 데이터 전송(WPDT) 시스템을 소개하며, 특히 스마트 콘택트렌즈(SCLs)를 대상으로 한다. 이식형 의료기기에 사용하는 기존 WPDT 시스템은 로드-시프트 키잉(LSK)을 이용하며, 무선 데이터 전송(WDT)에 충분한 MI를 확보하기 위해 근접성을 전제로 한다. 그러나 SCL 응용은 소형 안테나와 SCL과 외부 리더(RX) 장치 사이의 거리 증가로 인해 MI가 낮아지며, 이로 인해 WDT에서 병목 현상이 발생한다. 제안된 WPDT 시스템은 저 MI 조건에서 신호대잡음비(SNR)를 개선하기 위해 데이터 전송률의 트레이드오프를 사용하는 적분형 수신기를 구현함으로써 이러한 한계를 극복하여, 더 긴 거리에서도 견고한 데이터 통신을 지원한다. 제안된 시스템은 433-MHz WPDT 시스템의 전체 체인에서 RX와 트랜스폰더(TX)라는 두 개의 동시 최적화 칩을 사용한다. MI가 0.1%일 때, 시스템은 비트 오류율(BER)이 $4\times 10^{-6}$ 미만을 달성하여, 이전에 보고된 최우수 결과에 비해 250배 이상 향상됨을 보여준다. 설계된 IC는 0.18- $\mu$ m CMOS 기술을 사용하여 제작되었다. SCL 프로토타입은 루프 안테나, 저항성 안압(IOP) 센서, 그리고 TX 칩을 포함한다. 전체 시스템은 3-D 프린팅된 안구 모델을 이용한 시험관 내(in vitro) 검증과, 살아있는 토끼를 이용한 생체 내(in vivo) 검증을 통해 모두 확인되었다. 본 연구는 저 MI 환경에서의 거리 제한이라는 고유한 과제를 해결함으로써, SCL과 같은 소형 생의학 기기에서의 WPDT를 가능하게 한다.

짧은 제어 펄스는 스펙트럼을 넓히고, 약한 비조화(anharmonic) 큐비트에서 원치 않는 ∣1$⟩\leftrightarrow \mid$2〉 전이를 유도한다. 우리는 수동 하드웨어 완화(passive hardware mitigation)를 제안한다. 즉, 큐비트 구동 라인에 정전용량 결합된 사분파(quarter-wavelength, λ/4) 공진기를 배치하여 f12에서 노치(notch)를 형성하되 f01은 크게 영향을 받지 않도록 한다. 밀리켈빈 온도에서 초전도 소자로 구현된 이 필터는 높은 QL을 가지며, 날카롭게 국소화된 저손실 정지대역(stopband)을 보인다. 결합 정전용량은 Qc를 결정하며, 노치의 깊이와 폭(linewidth)을 리소그래피(lithographic) 방식으로 조절할 수 있다. 시뮬레이션과 극저온 환경에서의 cryogenic S21 측정은 최소값이 명확하게 형성되며 오프-공진(off-resonant) 왜곡이 최소화됨을 확인한다. 큐비트 설정에 통합했을 때, 이 필터는 짧은 펄스 누설(leakage)을 억제한다. 분광(spectroscopy)은 f12 특징을 감소시키고, IQ-plane 데이터는 안정적인 ∣e〉 클러스터를 보여준다. 펄스 길이($T_{\mathrm{p}}$) = 6 ns에서 $f_{12}$ 피크-높이 비율은 약 ∼7 dB 감소한다. 이 접근은 완전히 수동적이며 배선(wiring) 없이 구현되고 확장성이 높으며, 더 짧은 엔벨로프 또는 더 작은 DRAG 가중치를 가능하게 함으로써, 비가역 변형 제거(derivative removal by adiabatic gate, DRAG)에 더해준다.