CN112446494A - 一种通用型稀释制冷机多通道可扩展型信号测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种通用型稀释制冷机多通道可扩展型信号测量装置，部分搭建在稀释制冷机的杜瓦里面，所述杜瓦根据不同层级的温度，自上而下分为300K层、50K层、4K层、1K层、100mK层和10mK层，每层之间采用冷盘分隔，所述测量装置包括量子芯片、超低温衰减器组件、超低温低通滤波器组件、参量放大器、超低温集成式直流偏置器、超低温红外滤波器组件、集成式连接器、超低温环形器/隔离器组件和集成式电缆组件；所述参量放大器、所述超低温环形器/隔离器组件、所述超低温集成式直流偏置器均设置于所述100mK层。本发明在制冷机制冷量不变的前提下，大幅度扩展通道和器件的数量，实现100比特的量子计算测量。

Description

一种通用型稀释制冷机多通道可扩展型信号测量装置

技术领域

本发明涉及一种通用型稀释制冷机多通道可扩展型信号测量装置，属于多比特量子计算技术领域。

背景技术

近年来，随着半导体技术的不断发展，半导体芯片上集成的晶体管器件尺寸越来越小，数目越来越多，电子波动性带来的量子效应逐渐突出，集成电路技术面临其技术极限。而且，尽管计算机的处理速度成倍的加快，一些问题仍是目前计算机根本无法解决的。为此，必须发展新的计算技术。上世纪末出现的量子计算就是其中一种方案。由于量子计算以量子力学为基础，其内在的并行性使其可以解决一些经典计算机无法解决的问题。这使得它具有重要的研究意义和巨大的应用前景。目前，量子计算已经成为当前十分热门的研究领域。

自各种量子计算方案提出以来，超导量子比特是目前量子计算中发展最为迅速的方案。随着量子比特集成数的快速增加，对制冷机测量系统的容量需求也在不断扩展。现有制冷机的制冷量只符合20Qubit量子计算的要求。在原有制冷量的基础上进行扩展，让其能够适应更多量子比特例如100Qubit，避免高昂的稀释制冷机的投入，成为越来越多用户的选择。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通用型稀释制冷机多通道可扩展型信号测量装置，以解决现有技术中制冷机测量系统容量不足的问题。通过结合不同材料、结构的低温性能特点，为适应现有制冷机的制冷量，本发明采用热传导性能高的超导材料，缩小关键器件的尺寸，对制冷机的测量系统进行适当的改造，使得制冷机所承载的80根电缆扩展到240根，进而满足100-Qubit以内的量子计算系统要求。

本发明具体采用如下技术方案：一种通用型稀释制冷机多通道可扩展型信号测量装置，部分搭建在稀释制冷机的杜瓦里面，所述杜瓦根据不同层级的温度，自上而下分为300K层、50K层、4K层、1K层、100mK层和10mK层，每层之间采用冷盘分隔，所述测量装置包括量子芯片、超低温衰减器组件、超低温低通滤波器组件、参量放大器、超低温集成式直流偏置器、超低温红外滤波器组件、集成式连接器、超低温环形器/隔离器组件和集成式电缆组件；所述300K层冷盘作为真空盖，每层所述冷盘均安装有热沉盘，所述集成式连接器组件穿板设置于所述热沉盘上；

所述参量放大器、所述超低温环形器/隔离器组件、所述超低温集成式直流偏置器均设置于所述100mK层。

作为一种较佳的实施例，所述10mK层冷盘的下方设有屏蔽桶和屏蔽盖，所述10mK层冷盘和屏蔽盖之间通过第一挂架连接；所述屏蔽盖的下方设有铝盖，所述屏蔽桶内部设有铝托，所述铝托和所述铝盖通过第二挂架连接；所述铝托上方设有量子芯片印制板，所述铝托下方设有铜板；所述量子芯片固封在所述量子芯片印制板上，所述量子芯片的上方设有屏蔽盒；所述量子芯片印制板上设有若干多通道集成式插座，所述量子芯片与所述多通道集成式插座通过所述量子芯片印制板上的导线连接；所述超低温红外滤波器组件穿板设置于所述铝盖和所述屏蔽盖上，所述超低温红外滤波器组件下方设有多芯转接器，所述多芯转接器固定连接在所述铝盖上；10mK层的集成式连接器组件下方依次设有超低温衰减器组件、超低温低通滤波器组件，所述10mK层集成式连接器、所述超低温衰减器组件、所述超低温低通滤波器组件对插式连接。

作为一种较佳的实施例，所述超低温低通滤波器组件通过浸锡铜编织的软电缆连接到所述超低温红外滤波器组件上；所述多芯转接器通过浸锡铜编织的软电缆连接到所述多通道集成式插座上。

作为一种较佳的实施例，所述集成式连接器组件采用13芯组合插头模块，包括第一热沉盘、SSMP连接器、SSMP安装卡槽、第一安装螺钉孔、连接器安装孔，所述SSMP连接器外壳上设有外螺纹，所述SSMP连接器的接头处设有便于扭力扳手安装的SSMP安装卡槽；所述热沉盘内部设有若干个连接器安装孔，每个所述连接器安装孔内设有与所述SSMP连接器外壳的外螺纹相匹配的内螺纹；所述SSMP连接器旋转至所述热沉盘内部完成安装；所述热沉盘上设有若干个第一安装螺钉孔，在所述集成式连接器组件与其他组件连接后通过安装在所述第一安装螺钉孔的螺钉进行固定。

作为一种较佳的实施例，所述集成式电缆组件包括以下所列各项中的任意一种或几种：用在300K层和50K层的不锈钢电缆组件；用于4K层及以下的铌钛电缆组件；用在10mK层的常规的浸锡铜编织的镀银铜软电缆。

作为一种较佳的实施例，所述铌钛电缆组件包括第二热沉盘、铌钛电缆、第二安装螺钉孔、第二安装螺钉、电缆接头，所述电缆接头采用SSMP接头，两组所述铌钛电缆组件与一组所述集成式连接器组件对插式连接，采用第二安装螺钉穿过第二安装螺钉孔与所述集成式连接器组件连接；所述铌钛电缆在中间部分设有折弯区，折弯后用于防止所述铌钛电缆因在超低温下缩短而发生断裂。

作为一种较佳的实施例，所述超低温环形器/隔离器组件包括第三安装螺钉、第三上盖板、超低温环形器、腔体、第三下盖板、超低温隔离器、挡板、凸台、第三安装孔、螺纹孔；

所述腔体上侧设有第三上盖板，所述腔体下侧设有第三下盖板，所述第三上盖板和第三下盖板上均设有贯通的第三安装孔，所述腔体上对应所述第三安装孔的位置设有螺纹孔；所述腔体和所述第三上盖板、所述第三下盖板通过第三安装螺钉可拆卸连接；所述腔体中间设有挡板，所述挡板将所述腔体分为上下两层，挡板中心设有凸台，所述凸台上端面与所述腔体的上表面处在同一平面，所述凸台下端面与所述腔体的下表面处在同一平面；所述腔体和所述第三上盖板之间设有若干个超低温隔离器和若干个超低温环形器，所述腔体和所述第三下盖板之间设有若干个超低温隔离器和若干个超低温环形器，所述超低温环形器和超低温隔离器围绕凸台分布在所述腔体内部。

作为一种较佳的实施例，所述超低温集成式直流偏置器包括：第四上盖板、直流偏置器印制板、直流偏置器腔体、前侧连接器、第四下盖板、后侧连接器、分隔板、挡板、导线；

所述直流偏置器腔体与所述第四上盖板和所述第四下盖板可拆卸连接；所述直流偏置器腔体为侧放的工字型腔体，所述直流偏置器腔体内部设有分隔板，所述分隔板将所述直流偏置器腔体分为上下两层；所述直流偏置器腔体上层设有若干个挡板，将所述直流偏置器腔体上层分隔成若干个腔室；所述直流偏置器腔体的前侧设有用于信号传输的多个前侧连接器，所述前侧连接器通过固定在所述直流偏置器腔体前侧；所述直流偏置器腔体后侧设有用于信号传输的多个后侧连接器，所述后侧连接器固定在所述直流偏置器腔体后侧，所述直流偏置器腔体的每个腔室与前侧连接器和后侧连接器一一对应配置，腔室内部设有直流偏置器印制板，前侧连接器和后侧连接器焊接在对应的直流偏置器印制板上。

作为一种较佳的实施例，所述分隔板左侧设有贯穿孔，联通所述直流偏置器腔体的上下两层，所述挡板开有用于布线的凹槽；所述直流偏置器腔体左侧设有微矩形电连接器，所述微矩形电连接器一端与导线相连；所述导线通过所述分隔板的贯穿孔和所述挡板的凹槽，向直流偏置器印制板提供直流偏置电压。

作为一种较佳的实施例，所述超低温红外滤波器组件包括超低温红外滤波器、热沉盘上腔、热沉盘下腔、第五安装螺钉、第五安装螺钉孔、超低温红外滤波器安装孔、超低温红外滤波器接头、组件安装螺钉，所述热沉盘上腔和所述热沉盘下腔通过所述第五安装螺钉可拆卸连接，所述热沉盘上腔和所述热沉盘下腔各设有若干个超低温红外滤波器安装孔，所述超低温红外滤波器安装在热沉盘内部的超低温红外滤波器安装孔中，所述超低温红外滤波器接头采用SSMP接头；热沉盘腔体上设有贯通的第五安装螺钉孔，所述第五安装螺钉与所述第五安装螺钉孔连接；组装完成的超低温集成式红外滤波器与所述集成式连接器组件对插式连接。

本发明所达到的有益效果：第一，本发明公开的一种通用型稀释制冷机多通道可扩展型信号测量装置，让制冷机能够适应更多量子比特，例如100-Qubit，避免了高昂稀释制冷机的投入。第二，本发明通过器件模块化之后，制冷机杜瓦内的测量装置整体结构变得非常清晰和整洁，大大简化了系统的安装，方便了后期的系统维护。第三，本发明对热沉盘上连接器进行了集成化处理，为所述集成式连接器设计了两种连接器模块，扩展了所述热沉盘上的连接器数量，满足了所述模块化器件的安装，以及所述连接器的日后维护和更换。第四，本发明集成在真空盖上的集成式连接器，采用气密性连接器设计，保证整个系统的气密性要求。第五，本发明的集成式电缆组件、超低温衰减器、超低温低通滤波器、超低温红外滤波器与集成式连接器采用同样的组合插头设计，便于适配。第六，本发明的量子芯片固封在量子芯片印制板上，并采用屏蔽盒封装，减少外界磁场对量子芯片的干扰。第七，本发明的量子芯片采用高介电常数板材，增加布线密度，减少芯片面积。第八，本发明的量子芯片采用多层板结构，增加传输线之间的隔离度。所述量子芯片四周设有多通道集成式插座与量子芯片相连，插座数量满足100Qubit量子芯片的使用要求。第九，本发明的10mK层下方设有屏蔽桶，进一步减少外界磁场对量子芯片的干扰，所述屏蔽桶为达到较佳的屏蔽效果，本发明为所述屏蔽桶内加一层铝制屏蔽桶，并增加磁屏蔽材料上盖。第十，本发明的测量装置包括参量放大器，所述参量放大器、所述超低温环形器和所述超低温隔离器放置在100mK层，远离量子芯片，降低对量子比特读出的干扰，为量子芯片放置屏蔽盒空出了足够的空间。

附图说明

图1是本发明的一种13芯组合插头模块的构造示意图；

图2是本发明的集成式铌钛电缆组件的结构示意图；

图3是图2中的H处的局部放大示意图；

图4是图2中的A向示意图；

图5是本发明的超低温环形器/隔离器组件的结构示意图；

图6是本发明的超低温集成式直流偏置器的结构示意图；

图7是本发明的超低温集成式红外滤波器组件的结构示意图；

图8 是本发明的10mK层屏蔽桶内部布局示意图。

图中标记的含义：101-第一热沉盘；102-SSMP连接器；103-SSMP安装卡槽；104-第一安装螺钉孔；105-连接器安装孔；201-第二热沉盘；202-铌钛电缆；203-第二安装螺钉孔；204-第二安装螺钉；205-电缆接头；301-第三安装螺钉；302-第三上盖板；303-超低温环形器；304-腔体；305-第三下盖板；306-超低温隔离器；307-挡板；308-凸台；309-第三安装孔；310-螺纹孔；311-销钉；312-销钉孔；313-第一端口；314-第二端口；315-第三端口；401-第四安装螺钉；402-第四上盖板；403-电容；404-锥形电感；405-直流偏置器印制板；406-第四销钉孔；407-直流偏置器腔体；408-前侧连接器；409-前侧连接器紧固螺钉；410-微矩形电连接器；411-微矩形电连接器紧固螺钉；412-第四销钉；413-第四下盖板；414-锥形电感；415-电容；416-下盖板紧固螺钉；417-后侧连接器紧固螺钉；418-后侧连接器；419-下层直流偏置器印制板；420-分隔板；421-挡板；422-导线；501-超低温红外滤波器；502-热沉盘上腔；503-热沉盘下腔；504-第五安装螺钉；505-第五安装螺钉孔；506-超低温红外滤波器安装孔；507-超低温红外滤波器接头；508-组件安装螺钉；601-10mK冷盘；602-屏蔽桶；603-屏蔽盖；604-第一挂架；605-铝托；606-量子芯片印制板；607-铜板；608-量子芯片；609-屏蔽盒；610-屏蔽盒安装螺钉；611-屏蔽盒安装螺钉孔；612-多通道集成式插座；613-铝盖；614-屏蔽盖安装螺钉；615-第二挂架；616-超低温红外滤波器组件；617-浸锡铜编织的软电缆；618-超低温衰减器组件；619-超低温低通滤波器组件；620-组件安装螺钉；621-多芯转接器；622-安装螺钉；623-10mK层集成式连接器组件；624-屏蔽盖安装螺钉孔。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“中”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1：本发明提出一种通用型稀释制冷机多通道可扩展型信号测量装置，低温部分搭建在稀释制冷机的杜瓦里面；所述杜瓦根据不同层级的温度，自上而下可分为300K层、50K层、4K层、1K层、100mK层和10mK层，每层之间采用冷盘分隔，所述测量装置包括量子芯片、超低温衰减器组件、超低温低通滤波器组件、参量放大器、超低温集成式直流偏置器、超低温红外滤波器组件、集成式连接器组件、超低温环形器/隔离器组件和集成式电缆组件。超低温环形器/隔离器组件防止反射信号馈入量子芯片，改善芯片输入输出的匹配和信号干扰。所述超低温直流偏置器为射频输出信号添加直流偏置。超低温环形器/隔离器组件采用磁屏蔽材料进行封装，有效减少所述超低温环形器/隔离器组件的磁场对外界的影响。

可选的，测量装置的低温部分，采用真空设计；300K层冷盘作为真空盖；各温层冷盘均安装了热沉盘；集成式连接器组件，穿板设置于热沉盘上；集成式电缆组件分为三种，一种是用在50K和室温层的不锈钢电缆，另一种是适用于4K层及以下的NbTi（铌钛）电缆和最后一种用在10mK层的常规的浸锡铜编织的镀银铜软电缆。不锈钢电缆组件应用在50K和300K层，可以降低室温到50K层的热传导效应。NbTi电缆组件的内径尽可能小。NbTi电缆组件在4K层以下为超导态，保证了最小的信号衰减和热噪声影响。浸锡铜编织的软电缆组件便于弯曲，方便在空间有限的10mK层布线连接。

可选的，上述的超低温器件工作温度低至-273℃；超低温器件均为小型化集成式器件；超低温集成式直流偏置器采用分腔式设计；超低温集成式直流偏置器印制板采用高介电常数板材；超低温集成式直流偏置器腔体材质为无磁铜；超低温环形器/隔离器组件采用铁镍合金进行封装。

NbTi电缆组件在4K温层以下，呈现超导特性，并且其内径小，表面热沉效应好；集成式连接器组件均为SSMP连接器；SSMP接头使用材料为无磁铍青铜材质；SSMP接头体积小，连接稳定，可插拔次数在微型连接器中最好，且技术成熟，可以有效的将器件上的热量传递到热沉盘上。集成在真空盖上的集成式连接器组件采用气密性设计；集成式连接器组件可分解为12芯和13芯组合插头设计。

可选的，所述集成式电缆组件、超低温衰减器组件、超低温低通滤波器组件、超低温红外滤波器组件均和集成式连接器组件采用相同的组合插头设计；参量放大器、超低温环形器/温隔离器组件、超低温集成式直流偏置器均放置到100mK层。

所述的量子芯片测试电路板使用多层高介电常数板材，以及优化的布线结构，改善信号线间串扰；量子芯片上设有四个多通道集成插座与量子芯片相连，实现了多达100比特量子计算的要求。量子芯片上方设有屏蔽盒； 10mK层下方设有电磁信号屏蔽桶，采用专用磁屏蔽材料mu-metal，由于磁屏蔽结构要求直径和高比例要保持1:4以上。鉴于该型号稀释制冷机的10mK温层高度限制，为了达到更好的磁屏蔽效果，为屏蔽桶顶加一屏蔽盖，实现外部磁场能量的屏蔽。所述屏蔽桶在屏蔽桶内部增加一层铝制屏蔽桶，目的是利用铝的超导特性，在铝壳的内部，外部弱磁场无法穿透，进一步增强对外部电磁信号的屏蔽。

实施例2：如图1所示，本发明的集成式连接器组件采用一种13芯组合插头模块。包括第一热沉盘101、SSMP连接器102、SSMP安装卡槽103、第一安装螺钉孔104、连接器安装孔105。SSMP连接器102内部结构及其接头与标准SSMP连接器一致。SSMP连接器102外壳上设有外螺纹，接头处设有便于扭力扳手安装的SSMP安装卡槽103。第一热沉盘101内部设有26个连接器安装孔105，每个连接器安装孔内设有与SSMP连接器102外壳螺纹相匹配的内螺纹。安装时，采用特制扳手，将SSMP连接器102旋转至第一热沉盘101内部即可。第一热沉盘101上设有2个第一安装螺钉孔104，在集成式连接器组件与其他组件连接后可通过安装在第一安装螺钉孔104的螺钉进行固定。集成式连接器组件的集成方式包括但不仅限于此实施例一种。

实施例3：如图2、图3和图4所示，本发明的集成式铌钛电缆组件，包括第二热沉盘201、铌钛电缆202、第二安装螺钉孔203、第二安装螺钉204、电缆接头205。电缆接头205采用SSMP接头，两组集成式铌钛电缆组件可与一组集成式连接器组件对插式连接，采用第二安装螺钉204穿过第二安装螺钉孔203与第一安装螺钉孔104连接。铌钛电缆202在中间部分设有折弯区H，折弯后可防止铌钛电缆202因在超低温下缩短而发生断裂。集成式不锈钢电缆组件采用与本实施例完全一致的连接结构。

实施例4：如图5所示，本发明的超低温环形器/隔离器组件，包括第三安装螺钉301、第三上盖板302、超低温环形器303、腔体304、第三下盖板305、超低温隔离器306、挡板307、凸台308、第三安装孔309、螺纹孔310、销钉311、销钉孔312、第一端口313、第二端口314、第三端口315。

腔体304上侧设有第三上盖板302，腔体304下侧设有第三下盖板305，第三盖板302和第三下盖板305上均设有贯通的第三安装孔309，腔体304上对应第三安装孔的位置设有螺纹孔310。腔体304和第三上盖板302、第三下盖板305通过第三安装螺钉301可拆卸连接。腔体304中间设有挡板307，挡板307将腔体304分为上下两层，挡板307中心设有凸台308。凸台308上端面与腔体304上表面处在同一平面，凸台308下端面与腔体304下表面处在同一平面。腔体304和第三上盖板302之间设有2个超低温隔离器306和1个超低温环形器303，腔体304和第三下盖板305之间设有2个超低温隔离器306和1个超低温环形器303，超低温环形器303和超低温隔离器306围绕凸台308分布在腔体304内部。第三安装螺钉301为无磁铜材质，腔体304、第三上盖板302和第三下盖板305采用铁镍软磁合金，可以有效的将组件内部的磁场屏蔽在腔体304内部，减少对外界的影响。腔体304上表面和下表面上分别设有销钉311，第三上盖板302、第三下盖板305对应位置设有销钉孔312，销钉311与销钉孔312的配合，防止安装锁紧过程中腔体304和第三上盖板302、第三下盖板305之间发生位移。

实施例5：如图6所示，本发明的超低温集成式直流偏置器，包括第四安装螺钉401、第四上盖板402、上电容403、上锥形电感404、直流偏置器印制板405、上盖板销钉孔406、直流偏置器腔体407、前侧连接器408、前侧连接器紧固螺钉409、微矩形电连接器410、微矩形电连接器紧固螺钉411、下盖板销钉412、第四下盖板413、下锥形电感414、下电容415、下盖板紧固螺钉416、后侧连接器紧固螺钉417、后侧连接器418、下层直流偏置器印制板419、分隔板420、挡板421；导线422。

直流偏置器腔体407与第四上盖板402和第四下盖板413可拆卸连接。直流偏置器腔体407为侧放的工字型腔体，直流偏置器腔体407内部设有分隔板420，分隔板420将直流偏置器腔体407分为上下两层。直流偏置器腔体407上层设有4个挡板421，将直流偏置器腔体407上层分隔成5个腔室。直流偏置器腔体407的前侧设有用于信号传输的多个前侧连接器408，前侧连接器408通过前侧连接器紧固螺钉409固定在直流偏置器腔体407前侧。直流偏置器腔体407后侧设有用于信号传输的后侧连接器418，后连接器418通过后侧连接器紧固螺钉417固定在直流偏置器腔体407后侧。每个腔室与前侧连接器408和后侧连接器418一一对应配置。腔室内部设有直流偏置器印制板405，前侧连接器408和后侧连接器418焊接在对应的直流偏置器印制板405上。腔室数量可根据具体使用环境进行删减或增加。

分隔板420左侧有贯穿孔，联通直流偏置器腔体407上下两层。挡板421开有用于布线的凹槽。直流偏置器腔体407左侧设有微矩形电连接器410，微矩形电连接器410通过微矩形电连接器紧固螺钉411固定在直流偏置器腔体407左侧。微矩形电连接器410一端与导线422相连。导线422通过分隔板420的贯穿孔和挡板421的凹槽，向直流偏置器印制板505提供直流偏置电压。

直流偏置器是一种三端口网络器件，包括第一端口313、第二端口314、第三端口315，三个端口分别是射频端口RF、直流偏置端口DC和射频直流端口RF&DC。直流偏置器包括直流偏置器印制板405，焊接于直流偏置器印制板405上用于添加直流偏置、隔离交流信息，防止射频端口的高频信号泄露到供电系统的锥形电感404（414），用于输入射频信号，同时可以阻挡偏置端口的直流偏置电压泄露到后续电路或测试仪器的电容403（415）。下层腔体结构及其布置与上层腔体一致，可由上层腔体结构和布置关于分隔板420旋转180°得到。锥形电感404和电容403参数可由具体器件使用环境决定。

直流偏置器腔体407与第四上盖板402上的销钉与对应的上盖板销钉孔406紧密配合，通过第四安装螺钉401可拆卸连接；第四下盖板413具体实施方式与第四上盖板相同。直流偏置器腔体407采用无磁铜材质，可以有效的降低腔体在超低温环境下的形变量。直流偏置器印制板405（409）板材的介电常数高，可以有效的减少直流偏置器印制板405上线条的宽度，进一步减小印制板体积，减小在超低温环境下直流偏置器印制板405的形变量，电性能发生恶化。

实施例6：如图7所示，本发明的超低温集成式红外滤波器组件，包括超低温红外滤波器501、热沉盘上腔502、热沉盘下腔503、第五安装螺钉504、第五安装螺钉孔505、超低温红外滤波器安装孔506、超低温红外滤波器接头507、组件安装螺钉508。热沉盘上腔502和热沉盘下腔503通过第五安装螺钉504可拆卸连接。热沉盘上腔502和热沉盘下腔503各设有13个超低温红外滤波器安装孔506。超低温红外滤波器501安装在热沉盘内部的超低温红外滤波器安装孔506，超低温红外滤波器接头507采用SSMP接头。热沉盘腔体上设有贯通的第五安装螺钉孔505，第五安装螺钉504与第五安装螺钉孔505连接。第五安装螺钉504为中空结构，内部设有一层螺纹。组装完成的超低温集成式红外滤波器组件与集成式连接器组件对插式连接，组件安装螺钉508通过第五安装螺钉504内部与集成式连接器组件的第一安装螺钉孔104连接。

超低温衰减器组件、超低温低通滤波器组件的外形结构及热沉盘插件和所述超低温集成式红外滤波器组件外形结构及热沉盘插件完全一致，将超低温红外滤波器替换为超低温衰减器、超低温低通滤波器即可得到相应组件，在此不再赘述。

实施例7：如图8所示的是本发明的10mK层屏蔽桶内部布局示意图， 10mK冷盘601下方设有屏蔽桶602和屏蔽盖603。10mK冷盘601和屏蔽盖603之间通过第一挂架604连接。屏蔽盖603下方设有铝盖613，屏蔽盖603上设有屏蔽盖安装螺钉孔624，屏蔽盖安装螺钉614通过屏蔽盖安装螺钉孔624固定连接屏蔽盖603和铝盖613。屏蔽桶602内部设有铝托605，铝托605和铝盖613通过第二挂架615连接。铝托605上方设有量子芯片印制板606，铝托605下方设有铜板607。量子芯片608固封在量子芯片印制板606上，量子芯片608上方设有屏蔽盒609。铝托605、量子芯片印制板606、铜板607均设有4个屏蔽盒安装螺钉孔611，各板层上的屏蔽盒安装螺钉孔611在同一条垂直线上。屏蔽盒609采用屏蔽盒安装螺钉610通过屏蔽盒安装螺钉孔611固定在量子芯片印制板606上。印制板606上设有4个多通道集成式插座612，量子芯片608与60芯的多通道集成式插座612通过量子芯片印制板606上导线连接。超低温红外滤波器组件616穿板设置于铝盖613和屏蔽盖603上。超低温红外滤波器组件616下方设有13芯转60芯的多芯转接器621，并通过安装螺钉622固定连接在铝盖613上。多芯转接器621通过浸锡铜编织的软电缆617连接到多通道集成式插座612上。10mK层集成式连接器组件623下方依次设有超低温衰减器组件618、超低温低通滤波器组件619。10mK层集成式连接器组件623、超低温衰减器组件618、超低温低通滤波器组件619对插式连接，并通过组件安装螺钉620进行连接。超低温低通滤波器组件619通过浸锡铜编织的软电缆617连接到超低温红外滤波器组件616。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的得同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种通用型稀释制冷机多通道可扩展型信号测量装置，部分搭建在稀释制冷机的杜瓦里面，所述杜瓦根据不同层级的温度，自上而下分为300K层、50K层、4K层、1K层、100mK层和10mK层，每层之间采用冷盘分隔，其特征在于，所述测量装置包括量子芯片、超低温衰减器组件、超低温低通滤波器组件、参量放大器、超低温集成式直流偏置器、超低温红外滤波器组件、集成式连接器、超低温环形器/隔离器组件和集成式电缆组件；所述300K层冷盘作为真空盖，每层所述冷盘均安装有热沉盘，所述集成式连接器组件穿板设置于所述热沉盘上；

所述参量放大器、所述超低温环形器/隔离器组件、所述超低温集成式直流偏置器均设置于所述100mK层。

2.根据权利要求1所述的一种通用型稀释制冷机多通道可扩展型信号测量装置，其特征在于，所述10mK层冷盘的下方设有屏蔽桶和屏蔽盖，所述10mK层冷盘和屏蔽盖之间通过第一挂架连接；所述屏蔽盖的下方设有铝盖，所述屏蔽桶内部设有铝托，所述铝托和所述铝盖通过第二挂架连接；所述铝托上方设有量子芯片印制板，所述铝托下方设有铜板；所述量子芯片固封在所述量子芯片印制板上，所述量子芯片的上方设有屏蔽盒；所述量子芯片印制板上设有若干多通道集成式插座，所述量子芯片与所述多通道集成式插座通过所述量子芯片印制板上的导线连接；所述超低温红外滤波器组件穿板设置于所述铝盖和所述屏蔽盖上，所述超低温红外滤波器组件下方设有多芯转接器，所述多芯转接器固定连接在所述铝盖上；10mK层的集成式连接器组件下方依次设有超低温衰减器组件、超低温低通滤波器组件，所述10mK层集成式连接器、所述超低温衰减器组件、所述超低温低通滤波器组件对插式连接。

3.根据权利要求2所述的一种通用型稀释制冷机多通道可扩展型信号测量装置，其特征在于，所述超低温低通滤波器组件通过浸锡铜编织的软电缆连接到所述超低温红外滤波器组件上；所述多芯转接器通过浸锡铜编织的软电缆连接到所述多通道集成式插座上。

4.根据权利要求1所述的一种通用型稀释制冷机多通道可扩展型信号测量装置，其特征在于，所述集成式连接器组件采用13芯组合插头模块，包括第一热沉盘、SSMP连接器、SSMP安装卡槽、第一安装螺钉孔、连接器安装孔，所述SSMP连接器外壳上设有外螺纹，所述SSMP连接器的接头处设有便于扭力扳手安装的SSMP安装卡槽；所述热沉盘内部设有若干个连接器安装孔，每个所述连接器安装孔内设有与所述SSMP连接器外壳的外螺纹相匹配的内螺纹；所述SSMP连接器旋转至所述热沉盘内部完成安装；所述热沉盘上设有若干个第一安装螺钉孔，在所述集成式连接器组件与其他组件连接后通过安装在所述第一安装螺钉孔的螺钉进行固定。

5.根据权利要求1所述的一种通用型稀释制冷机多通道可扩展型信号测量装置，其特征在于，所述集成式电缆组件包括以下所列各项中的任意一种或几种：用在300K层和50K层的不锈钢电缆组件；用于4K层及以下的铌钛电缆组件；用在10mK层的常规的浸锡铜编织的镀银铜软电缆。

6.根据权利要求5所述的一种通用型稀释制冷机多通道可扩展型信号测量装置，其特征在于，所述铌钛电缆组件包括第二热沉盘、铌钛电缆、第二安装螺钉孔、第二安装螺钉、电缆接头，所述电缆接头采用SSMP接头，两组所述铌钛电缆组件与一组所述集成式连接器组件对插式连接，采用第二安装螺钉穿过第二安装螺钉孔与所述集成式连接器组件连接；所述铌钛电缆在中间部分设有折弯区，折弯后用于防止所述铌钛电缆因在超低温下缩短而发生断裂。

7.根据权利要求1所述的一种通用型稀释制冷机多通道可扩展型信号测量装置，其特征在于，所述超低温环形器/隔离器组件包括第三安装螺钉、第三上盖板、超低温环形器、腔体、第三下盖板、超低温隔离器、挡板、凸台、第三安装孔、螺纹孔；

所述腔体上侧设有第三上盖板，所述腔体下侧设有第三下盖板，所述第三上盖板和第三下盖板上均设有贯通的第三安装孔，所述腔体上对应所述第三安装孔的位置设有螺纹孔；所述腔体和所述第三上盖板、所述第三下盖板通过第三安装螺钉可拆卸连接；所述腔体中间设有挡板，所述挡板将所述腔体分为上下两层，挡板中心设有凸台，所述凸台上端面与所述腔体的上表面处在同一平面，所述凸台下端面与所述腔体的下表面处在同一平面；所述腔体和所述第三上盖板之间设有若干个超低温隔离器和若干个超低温环形器，所述腔体和所述第三下盖板之间设有若干个超低温隔离器和若干个超低温环形器，所述超低温环形器和超低温隔离器围绕凸台分布在所述腔体内部。

8.根据权利要求1所述的一种通用型稀释制冷机多通道可扩展型信号测量装置，其特征在于，所述超低温集成式直流偏置器包括：第四上盖板、直流偏置器印制板、直流偏置器腔体、前侧连接器、第四下盖板、后侧连接器、分隔板、挡板、导线；

所述直流偏置器腔体与所述第四上盖板和所述第四下盖板可拆卸连接；所述直流偏置器腔体为侧放的工字型腔体，所述直流偏置器腔体内部设有分隔板，所述分隔板将所述直流偏置器腔体分为上下两层；所述直流偏置器腔体上层设有若干个挡板，将所述直流偏置器腔体上层分隔成若干个腔室；所述直流偏置器腔体的前侧设有用于信号传输的多个前侧连接器，所述前侧连接器通过固定在所述直流偏置器腔体前侧；所述直流偏置器腔体后侧设有用于信号传输的多个后侧连接器，所述后侧连接器固定在所述直流偏置器腔体后侧，所述直流偏置器腔体的每个腔室与前侧连接器和后侧连接器一一对应配置，腔室内部设有直流偏置器印制板，前侧连接器和后侧连接器焊接在对应的直流偏置器印制板上。

9.根据权利要求8所述的一种通用型稀释制冷机多通道可扩展型信号测量装置，其特征在于，所述分隔板左侧设有贯穿孔，联通所述直流偏置器腔体的上下两层，所述挡板开有用于布线的凹槽；所述直流偏置器腔体左侧设有微矩形电连接器，所述微矩形电连接器一端与导线相连；所述导线通过所述分隔板的贯穿孔和所述挡板的凹槽，向直流偏置器印制板提供直流偏置电压。

10.根据权利要求1所述的一种通用型稀释制冷机多通道可扩展型信号测量装置，其特征在于，所述超低温红外滤波器组件包括超低温红外滤波器、热沉盘上腔、热沉盘下腔、第五安装螺钉、第五安装螺钉孔、超低温红外滤波器安装孔、超低温红外滤波器接头、组件安装螺钉，所述热沉盘上腔和所述热沉盘下腔通过所述第五安装螺钉可拆卸连接，所述热沉盘上腔和所述热沉盘下腔各设有若干个超低温红外滤波器安装孔，所述超低温红外滤波器安装在热沉盘内部的超低温红外滤波器安装孔中，所述超低温红外滤波器接头采用SSMP接头；热沉盘腔体上设有贯通的第五安装螺钉孔，所述第五安装螺钉与所述第五安装螺钉孔连接；组装完成的超低温集成式红外滤波器与所述集成式连接器组件对插式连接。

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