Radiofrekvenskablar (RF) och sammankopplingskomponenter spelar en avgörande, om än osynlig, roll i kvantberäkningar och kommunikation. Eftersom tillståndet för qubits är extremt bräckligt, kan även den minsta yttre interferens få dem att förlora sin superpositionsegenskap (dvs. kvantdekoherens). Därför är kärnuppgiften för RF-kablar att tillhandahålla exakta, stabila och ultra-lågt-brus mikrovågsdrivsignaler för qubits.
Specifikt ställs användningen av RF-kablar inom kvantområdet inför extremt höga tekniska krav, vilket ger upphov till en rad banbrytande lösningar:-
I. Kärnapplikationsutmaningar och tekniska krav
För att bibehålla kontrollerbarheten för qubits i extremt låga-temperaturmiljöer måste kvant-specifika RF-sammankopplingskomponenter uppfylla följande stränga standarder:
Extremt låg förlust och lågt brus: Minimerar signaldämpning och fasbrus, vilket förhindrar att RF-brus som introduceras av termiska, magnetiska eller mekaniska källor från omgivningen skadar informationen som lagras i qubits.
Stabilitet vid extrema temperaturer: Kvantdatorer fungerar vanligtvis i miljöer nära absolut noll (under 4K eller till och med 10mK), och kablarna måste bibehålla absolut stabilitet för sina elektriska egenskaper över ett brett temperaturområde från rumstemperatur till extremt låga temperaturer.
Motståndskraftig mot magnetisk störning och icke-magnetisk design: För att förhindra att elektromagnetiska störningar orsakar beräkningsfel måste kontakter och kablar i områden med kritiska signalvägar använda icke-magnetiska material för att säkerställa att det inte blir någon elektrisk fältförvrängning.
Kablar med hög-frekvens och hög-densitet: När systemets komplexitet ökar, krävs stöd för hög-frekvensområden från flera GHz till tiotals GHz, medan kontakter måste ha en kompakt formfaktor för att anpassa sig till miljöer med begränsade utrymmen-.
II. Mainstream applikationslösningar och produktformer: För att möta dessa utmaningar har industrin lanserat flera RF-överföringslösningar speciellt utformade för kvantapplikationer:
1. Kryogena koaxialkablar och specialkontakter:
Kryogena supraledande RF-kablar:Inhemska företag som Fujitec har framgångsrikt utvecklat kryogena supraledande RF-kablar och tillhörande mikrovågsenheter, speciellt designade för stabil signalöverföring och kontroll i extremt låga-temperaturmiljöer. Små-batchleveranser tillhandahålls för närvarande till inhemska forskningsinstitut.
Niob-Titanlegering/Koppar-Nickelkablar: Vissa specialiserade tillverkare har självständigt utvecklat supraledande niob-titanlegeringskablar med extremt låg värmeledningsförmåga (upp till 10⁻⁸ W/mK) och låg värmeledningsförmåga för att uppfylla kraven i kopparkabeln{4} quantum computing. 1. Miniatyriserade icke-magnetiska kontakter: Som t.ex. SMP/SMPM-seriens push-in-anslutningar är dessa inte bara kompakta och lämpliga för blindmatning, utan erbjuder även icke-magnetiska lösningar baserade på speciella icke-järnmetaller, som effektivt motstår magnetfältstörningar.
2. RFoF (Radio Frequency Optical Fiber Transmission)-teknik: I distribuerade kvantnätverk och långdistanstestning av kvantkommunikation upplever traditionella koaxialkablar betydande dämpning vid höga frekvenser. RFOF-lösningar från företag som OpticalZonu antas av institutioner som Duke Quantum Center. Den här tekniken omvandlar radiofrekvenssignaler till optiska signaler för överföring i optiska fibrer, vilket minskar signaldämpningen med 100 gånger jämfört med traditionella kopparkablar, med latens ner till nanosekundnivån, vilket avsevärt förbättrar tillförlitligheten hos kvantförtrasslingsdistribution och hög-nätverkstestning.
3. Skräddarsydda flexibla kablar: Internationella tillverkare som Radiall använder teknik som 3D-bockningsmaskiner för att anpassa semi-styva eller hög- SHF-kabelenheter för kvantdatorer. Dessa sammansättningar betonar tunnhet, flexibilitet och isolering, och använder sömlösa/lödfria processer för att ge högre tillförlitlighet, vilket möjliggör exakt routing i komplexa kvantsystem.
