CN216086596U

CN216086596U - 外置放大器模块、量子测控系统及量子计算机

Info

Publication number: CN216086596U
Application number: CN202122388645.5U
Authority: CN
Inventors: 黄小龙; 刘正
Original assignee: Origin Quantum Computing Technology Co Ltd
Current assignee: Origin Quantum Computing Technology Co Ltd
Priority date: 2021-09-29
Filing date: 2021-09-29
Publication date: 2022-03-18
Anticipated expiration: 2031-09-29

Abstract

本实用新型提供了一种放大器模块、量子测控系统及量子计算机，所述放大器模块包括：金属主体，包括第一层主体与第二层主体，所述第一层主体具有N个第一腔室，所述第二层主体具有一个第二腔室；与所述第一腔室数量相同的第一PCB板，分别设置于各所述第一腔室内，且所述第一PCB板上设置有放大电路；一第二PCB板，设置于所述第二腔室内，且所述第二PCB板上设置有电源电路，用于给所述放大电路供电。本实用新型的技术方案将N个具有放大电路的第一PCB板被集成在一个金属主体内，实现了对微波源输出功率放大的同时降低了放大器对量子计算机内的空间占用。

Description

外置放大器模块、量子测控系统及量子计算机

技术领域

本实用新型属于量子芯片测试技术领域，特别涉及一种外置放大器模块、量子测控系统及量子计算机。

背景技术

量子参量放大器是一种量子功能芯片，用于高保真度的量子比特量子态读取。

量子比特读取腔出射的微弱的探测信号与微波源提供的泵浦信号共同进入量子参量放大器中，放大探测信号，探测信号离开量子参量放大器并获得功率增益。然而，现有的微波源存在输出功率不足的问题，不足以作为量子参量放大器的泵浦信号，需要使用放大器对微波源的输出功率进行放大。

量子计算机一般设置有多个微波源，每个微波源又具有两个通道，因此需要设置多个放大器，然而量子计算机内的空间利用格外重要，因此有必要提出一种放大器模块，以降低放大器对量子计算机内部空间的占用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种放大器模块、量子测控系统及量子计算机，以降低放大器在量子计算机内的空间占用，同时放大微波源的输出功率，使得微波源的输出功率能够满足功率要求，能够作为量子参量放大器的泵浦信号，从而进入量子参量放大器放大探测信号。

为实现上述目的，第一方面，本实用新型提供了一种放大器模块，包括：

金属主体，包括第一层主体与第二层主体，所述第一层主体具有N个第一腔室，所述第二层主体具有一个第二腔室；

与所述第一腔室数量相同的第一PCB板，分别设置于各所述第一腔室内，且所述第一PCB板上设置有放大电路；

一第二PCB板，设置于所述第二腔室内，且所述第二PCB板上设置有电源电路，用于给所述放大电路供电。

可选的，所述第二PCB板上设置有一个开关，部分所述放大电路通过一个所述开关与所述电源电路连接，且通过所述开关控制电路的通断。

可选的，所述第二PCB板上设置有N个开关，单个所述放大电路通过单个开关与所述电源电路连接。

可选的，所述放大器模块还包括2N个高频连接器，每个所述放大电路具有一个微波输入端和一个微波输出端，所述放大器模块共包括N个微波输入端和N个微波输出端；

其中，N个所述高频连接器与所述微波输入端连接，另外的N个所述高频连接器与所述微波输出端连接，实现N个微波通道。

可选的，所述放大电路包括一放大芯片，所述放大芯片具有一电源端，所述电源端与所述电源电路电连接。

可选的，所述电源电路包括与所述第一腔室数量相同的电压转换芯片，所述电压转换芯片的输出端一一对应地与所述放大芯片的电源端连接。

可选的，所述金属主体还包括一金属隔板，所述金属隔板设置在所述第一层主体与所述第二层主体之间，所述金属隔板上设置有N个通孔，N个所述通孔在所述金属隔板上的位置与所述第一腔室一一对应。

可选的，所述第一PCB板设置于所述金属隔板的一侧且固定于所述金属隔板上，所述第二PCB板设置于所述金属隔板的另一侧且固定于所述金属隔板上。

可选的，所述金属主体还包括金属隔板、第一金属盖板与第二金属盖板，所述金属隔板设置于所述第一层主体与所述第二层主体之间；

所述第一金属盖板与所述金属隔板之间形成有N个所述第一腔室，所述金属隔板与所述第二金属盖板之间形成有一个所述第二腔室。

可选的，所述第二PCB板上还设置有USB接口，所述USB接口用于供外部电源与所述电源电路建立连接。

第二方面，本实用新型还提供一种量子测控系统，包括本实用新型第一方面提供的所述放大器模块。

另一方面，本实用新型还提供一种量子计算机，包括本实用新型第二方面提供的所述量子测控系统。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下有益效果：

本实用新型提供的放大器模块，通过将金属主体分为第一层主体与第二层主体，并在第一层主体中设置有N个第一腔室，且在第一腔室中设置具有放大电路的第一PCB板，使得N个具有放大电路的第一PCB板被集成在一个金属主体内，一方面实现了对微波源输出功率放大的同时降低了放大器对量子计算机内的空间占用；另一方面，使得对放大器的安装、拆卸与维护更加方便。

本实用新型提供的量子测控系统，通过设置有本实用新型提供的放大器模块，使得微波源的输出功率能够满足功率要求，能够作为量子参量放大器的泵浦信号，进入量子参量放大器对探测信号进行放大。

本实用新型提供的量子计算机，通过设置有本实用新型提供的量子测控系统，降低了放大器对量子计算机内部空间的占用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例的金属主体的主视图；

图2是本实用新型一实施例的金属主体的俯视图；

图3是本实用新型一实施例的金属主体的仰视图。

其中，附图1～3的附图标记说明如下：

10-金属主体；11-第一层主体；12-第二层主体；21-第一腔室；22第二腔室；13-金属隔板；31-第一通孔；32-第二通孔。

具体实施方式

本发明的核心思想在于提供一种多个具有放大电路的第一PCB板被集成在一个金属主体上的放大器模块，实现对微波源输出功率放大的同时能够降低放大器对量子计算机内部空间的占用。

为实现上述思想，本发明提供了一种放大器模块，包括：金属主体，包括第一层主体与第二层主体，所述第一层主体具有N个第一腔室，所述第二层主体具有一个第二腔室；与所述第一腔室数量相同的第一PCB板，分别设置于各所述第一腔室内，且所述第一PCB板上设置有放大电路；一第二PCB板，设置于所述第二腔室内，且所述第二PCB板上设置有电源电路，用于给所述放大电路供电。通过将金属主体分为第一层主体与第二层主体，并在第一层主体中设置有N个第一腔室，且在第一腔室中设置具有放大电路的第一PCB板，使得N个具有放大电路的第一PCB板被集成在一个金属主体内，一方面实现了对微波源输出功率放大的同时降低了放大器对量子计算机内的空间占用；另一方面，使得对放大器的安装、拆卸与维护更加方便。

以下结合附图1～3和具体实施例对本实用新型提出的一种放大器模块、量子测控系统及量子计算机进一步详细说明。根据下面说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

本实用新型提供的放大器模块包括金属主体10、第一PCB板以及第二PCB板。

参阅图1，图1为所述金属主体10的主视图，从图1中可以看出，所述金属主体10包括第一层主体11与第二层主体12，所述第一层主体11具有N个第一腔室21，所述第二层主体12具有一第二腔室22；

具体地，所述金属主体10还包括第一金属盖板(未图示)、第二金属盖板(未图示)以及金属隔板13，所述第一层主体11与所述第二层主体12通过共有的所述金属隔板13连接，所述金属隔板13与所述第一金属盖板之间形成有N个所述第一腔室21，所述第二金属盖板与所述金属隔板13之间形成有一个所述第二腔室22。

具体地，所述第一金属盖板的数量可以为一个，也可以为N个，当所述第一金属盖板的数量为一个的时候，仅通过一个所述第一金属盖板即可实现N个所述第一腔室21的密封；当所述第一金属盖板的数量为N个时，所述第一金属盖板与所述第一腔室21一一对应，每个所述第一金属盖板用于密封一个所述第一腔室21；所述第二金属盖板的数量为一个，所述第二金属盖板用于密封所述第二腔室22。

参阅图2，图2为所述金属主体10的俯视图，从图2中可以看出，所述N个第一腔室21的形状相同且大小相等，所述N个第一腔室21依次并列排布在所述第一层主体11内，N个所述第一腔室21的排布方向为第一方向。

所述第一PCB板设置于所述第一腔室21内，所述第一PCB板上设置有放大电路，具体地，所述放大电路包括一放大芯片，所述放大芯片具有一微波输入端、一微波输出端以及电源端，本实施例中，所述芯片选用HMC451LP3，该型号的芯片增益较大，增益曲线选择平坦度较好，且噪声系数小，能够减弱相噪的影响。需要说明的是，在此并不限制所述放大芯片的具体型号，仅提供一个较佳的实施例。

所述第一腔室21之间相互独立，使得每个所述放大芯片都处于电磁屏蔽的环境中，减少信号串扰。

所述第一PCB板用于放大微波信号，微波信号通过所述微波输入端输入所述放大芯片，再通过所述微波输出端输出，每个所述第一PCB板均可传输一个通道的所述微波信号，所述微波信号的传输方向为第二方向，所述第二方向垂直于所述第一方向。参阅图2，图2中右边第一个所述第一腔室21展示了其剖面图，从图2中可以看出，所述第一腔室21在相对的两外侧壁上开设有第一通孔31，所述第一通孔31用于微波信号的输入与微波信号的输出。

更多地，所述放大器模块还包括2N个高频连接器(未图示)，其中，N个所述高频连接器与所述微波输入端连接，另外的N个所述高频连接器与所述微波输出端连接，实现了N个通道的微波信号的传输，所述高频连接器通过所述第一通孔31与所述金属主体10连接。

通过设置N个所述第一腔室21沿第一方向排布，且所述微波信号沿第二方向传输，实现了每个第一PCB板均能传输一个通道的微波信号，进而实现了N个通道的微波信号的放大，且N个所述第一PCB板被集成在所述金属主体10上，减小了放大器模块在量子计算机中的空间占用。

参阅图3，图3为所述金属主体10的仰视图，所述第二PCB板设置于所述第二腔室22内，具体地，所述第二PCB板上设置有N个电压转换芯片，所述电压转换芯片具有一个输入端、一个输出端，所述电压转换芯片的输出端一一对应地与所述放大芯片的电源端连接，用于给所述放大芯片供电。

更多地，所述电压转换芯片在所述第二PCB板上的位置与所述第一腔室一一对应，便于所述第二PCB板上的走线。

具体地，N个所述电压转换芯片的输入端均与外部电源连接，N个所述电压转换芯片的输出端一一对应地与所述放大芯片的电源端连接。

通过设置N个电压转换芯片，使得每个所述放大芯片的单独供电，与单个电压转换芯片给所有的放大芯片供电相比，一方面降低了所述电压转换芯片的发热，另一方面避免了放大芯片之间的相互干扰。

更多地，所述金属隔板13上还设置有N个第二通孔32，参阅图1，图1中自右往左的第六个所述第一腔室21展示了其剖面结构，且所述第二通孔32在所述金属隔板13上的位置与所述第一腔室21一一对应，所述第二通孔32用于一连接件穿过，所述连接件用于连接所述电压转换芯片的输出端与所述放大芯片的电源端。

具体地，所述电压转换芯片的输出端通过一连接件与所述放大芯片的电源端连接，所述连接件嵌装于所述第二通孔32内，一方面实现了供电电路的连接，另一方面所述连接件将所述第二通孔32封堵，为所述放大芯片提供了一电磁屏蔽的环境。具体地，所述连接件可以选用穿心电容。

更多地，所述第二PCB板上还设置有开关，通过开关控制供电电路的通断。例如，当所述电压转换芯片的数量为一个时，即所有的放大芯片均通过一个所述电压转换芯片进行供电，部分所述放大芯片的电源端通过一个开关与所述电压转换芯片的输出端连接，可通过开关控制该部分的所述放大芯片的供电状态，根据实际需要的微波信号放大通道数量，来决定该部分的放大电路的供电状态；当所述电压转换芯片的数量与所述放大芯片的数量相同时，即每个所述放大芯片通过单个电压转换芯片进行供电，可通过开关控制每个放大芯片的供电状态，同样地，可根据实际需要的微波信号放大通道数量，来决定各个放大电路的供电状态。

所述第一PCB板设置于所述金属隔板13的一侧且固定于所述金属隔板13上，所述第二PCB板设置于所述金属隔板13的另一侧且固定于所述金属隔板13上。

更多地，所述第二PCB板上还设置有USB接口，所述USB接口用于连接外部电路与电源电路，且采用所述USB接口供电，相比于其他DC电源插座，占用的体积更小，能够进一步减小所述放大器模块对量子计算机内部空间的占用。

综上所述，本实用新型提供的放大器模块，包括金属主体，包括第一层主体与第二层主体，所述第一层主体具有N个第一腔室，所述第二层主体具有一个第二腔室；与所述第一腔室数量相同的第一PCB板，分别设置于各所述第一腔室内，且所述第一PCB板上设置有放大电路；一第二PCB板，设置于所述第二腔室内，且所述第二PCB板上设置有电源电路，用于给所述放大电路供电。通过将金属主体分为第一层主体与第二层主体，并在第一层主体中设置有N个第一腔室，且在第一腔室中设置具有放大电路的第一PCB板，使得N个具有放大电路的第一PCB板被集成在一个金属主体内，一方面实现了对微波源输出功率放大的同时降低了放大器对量子计算机内的空间占用；另一方面，使得对放大器的安装、拆卸与维护更加方便。

基于同一发明构思，本实用新型还提供一种量子测控系统，通过设置有本实用新型提供的所述放大器模块，使得微波源的输出功率能够满足功率要求，能够作为量子参量放大器的泵浦信号，进入量子参量放大器对探测信号进行放大。

本实用新型还提供一种量子计算机，通过设置有本实用新型提供的量子测控系统，降低了放大器对量子计算机内部空间的占用。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims

1.一种放大器模块，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的放大器模块，其特征在于，所述第二PCB板上设置有一个开关，部分所述放大电路通过一个所述开关与所述电源电路连接，且通过所述开关控制电路的通断。

3.如权利要求1所述的放大器模块，其特征在于，所述第二PCB板上设置有N个开关，单个所述放大电路通过单个开关与所述电源电路连接。

4.如权利要求1所述的放大器模块，其特征在于，所述放大器模块还包括2N个高频连接器，每个所述放大电路具有一个微波输入端和一个微波输出端，所述放大器模块共包括N个微波输入端和N个微波输出端；

5.如权利要求1所述的放大器模块，其特征在于，所述放大电路包括一放大芯片，所述放大芯片具有一电源端，所述电源端与所述电源电路电连接。

6.如权利要求5所述的放大器模块，其特征在于，所述电源电路包括与所述第一腔室数量相同的电压转换芯片，所述电压转换芯片的输出端一一对应地与所述放大芯片的电源端连接。

7.如权利要求1所述的放大器模块，其特征在于，所述金属主体还包括一金属隔板，所述金属隔板设置在所述第一层主体与所述第二层主体之间，所述金属隔板上设置有N个通孔，N个所述通孔在所述金属隔板上的位置与所述第一腔室一一对应。

8.如权利要求7所述的放大器模块，其特征在于，所述第一PCB板设置于所述金属隔板的一侧且固定于所述金属隔板上，所述第二PCB板设置于所述金属隔板的另一侧且固定于所述金属隔板上。

9.如权利要求1所述的放大器模块，其特征在于，所述金属主体还包括金属隔板、第一金属盖板与第二金属盖板，所述金属隔板设置于所述第一层主体与所述第二层主体之间；

10.如权利要求1所述的放大器模块，其特征在于，所述第二PCB板上还设置有USB接口，所述USB接口用于供外部电源与所述电源电路建立连接。

11.一种量子测控系统，其特征在于，包括如权利要求1～10中任一项所述的放大器模块。

12.一种量子计算机，其特征在于，包括如权利要求11所述的量子测控系统。