Wie der Bedarf an Quantencomputern mit Konnektoren gedeckt wird

Martin Spooner stellt fest, dass die Entwicklung von Quantencomputern und Maschinen mit hohen Quantenbits den Bedarf an Mikrowellenkabeln für die Steuerung und das Auslesen von Quantenprozessoren hervorgerufen hat. Üblicherweise werden die Steuer- und Ausleseleitungen über separate Koaxialkabel mit SMA-Steckern geführt. Deren Verpackungsmöglichkeiten sind jedoch durch die Verwendung von 8-mm-Sechskant-Überwurfmuttern begrenzt. Dieser Formfaktor erfordert außerdem zusätzlichen Platz für die bei der Installation zu verwendenden Werkzeuge. Ein Multiplex-Steckverbinder mit hoher Dichte, der auf der SMPM-Schnittstelle basiert, einer Miniaturschnittstelle mit einem DC-Frequenzbereich von 65 GHz, ermöglicht nicht nur mehr Koaxialkabel in einem gegebenen Raum, sondern vereinfacht auch die Installation und Anpassung innerhalb des Verdünnungskondensators. Bei der Verwendung von SMA-Steckverbindern ist der Abstand in der Regel auf 16 mm begrenzt, während diese hochdichten Steckverbinder für einen Abstand von 4,75 mm ausgelegt sind. Die SMPM-Schnittstelle bietet eine einfache Steckverbindung, die nur einen Sechskantschlüssel zum Anziehen der beiden Befestigungselemente erfordert.

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Kühlbedingungen Die Betriebstemperatur der Quantenmaschine liegt nahe dem absoluten Nullpunkt, ein Prozess, der mit DR realisiert werden kann. Eine typische DR besteht aus einer vakuumversiegelten oberen Platte und einer Kühlphase darunter, in der eine Temperatur unter 20 mK erreicht wird. Jede Kühlphase ist durch eine Trennwand, eine Isolierplatte, getrennt, die den Wärmeübergang reduziert. Zwischen den einzelnen Schichten sind Kabel verlegt, die über Klemmen verbunden sind und eine gute Wärmeversorgung aufweisen müssen. Die Kabel, Dämpfungsglieder und Mikrowellenkomponenten werden in verschiedenen Temperaturstufen vollständig erwärmt, was nicht nur wichtig ist, um die Wärmebelastung der DR zu verringern, sondern auch, um das thermische Rauschen der DR zu reduzieren. An der Oberseite der DR sorgen Glasdichtungen für die Vakuumabdichtung, jeweils mit einem Gas von 1 x 10-8 CC He/Sec. Sie können mit kundenspezifischen Deckplatten und Standardplatten vom Typ ISO oder KF kombiniert werden. Die ISO 100-Paneele können in der Regel bis zu 120 Koaxialkabel aufnehmen. Kundenspezifische Platten können sogar noch mehr Koaxialkabel aufnehmen. Zwischen den verschiedenen Kühlstufen werden standardmäßige, nicht abgedichtete Durchführungsplatten benötigt, die einfach so bearbeitet werden, dass die Befestigungslöcher auf den Steckverbinder treffen. Das Gehäuse des Steckers enthält einen Flansch, der fest an der Ober- oder Unterseite der Platte angebracht wird, um die Wärme abzuleiten und eventuelle Strahlungswege zu schließen. Die "Koaxialkabelleiste", die bis zum unteren Bauteil verläuft, kann mit Dämpfungsgliedern, Kabeltypen und Materialien individuell angepasst werden, um Verbindungen von Raumtemperatur über alle Kühlstufen bis hin zu kryogenen Werten zu ermöglichen. Das Gerät führt Hochfrequenzprüfungen bei Raumtemperatur durch und liefert Prüfdaten für Gleichstromwiderstand, Rückflussdämpfung und Einfügedämpfung bis zu 40 GHz. Die meisten Anwendungen liegen unter diesem Wert. Die Steckverbinder sind aus hochreinem Kupfer und Berylliumkupfer gefertigt und für eine bessere Wärmeleitfähigkeit vergoldet. Bei Bedarf kann eine nicht-magnetische Version spezifiziert werden. Die Steckverbinder sind mit Koaxialkabeln der Größe 0,047 Zoll bzw. 1,19 mm kompatibel und in halbstarren, flexiblen oder anpassungsfähigen Ausführungen erhältlich. Halbstarre Kabel sind in Niob-Titan, Edelstahl, Kupfer, Weißkupfer und Berylliumkupfer erhältlich, kombiniert mit versilberten Leitern, je nach erforderlicher Wärmeleitfähigkeit und Dämpfung. Um die passive Wärmebelastung zu minimieren, werden in der Regel Kabelmaterialien mit einer geringeren Wärmeleitfähigkeit gewählt, was jedoch oft in engem Zusammenhang mit Kabelmaterialien mit schlechter elektrischer Leitfähigkeit steht, die keine Supraleiter sind. Flexible Kabel mit versilberten Kupferleitern werden typischerweise mit DR-Aufsätzen verwendet, um die Steuerelektronik bei Raumtemperatur anzuschließen, und mit herkömmlichen SMA-Steckern verdrahtet. Auf der untersten Ebene wird in der Regel eine einheitliche Kupferkoaxialauswahl verwendet.

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