CN216597918U - 微波滤波器、量子测控系统及量子计算机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种微波滤波器、量子测控系统及量子计算机，包括滤波器本体、PCB板以及胶状介质；所述滤波器本体具有一容置空间；所述PCB板上设置有多个微波传输电路，且所述PCB板设置在所述容置空间内，每个所述微波传输电路分别用于传输一路待处理信号；所述胶状介质填充在所述容置空间内，用于吸收流过每个所述微波传输电路中所述待处理信号的某个频率范围的微波以对对应的所述待处理信号进行滤波处理。本实用新型的技术方案通过在一块PCB板上设置多个微波传输电路，且将该PCB板置于一具有容置空间的滤波器本体中，通过PCB板与滤波器本体的配合，使得在处理相同通道数量的待处理信号的情况下，大大减小了滤波器的空间占用。

Description

微波滤波器、量子测控系统及量子计算机

技术领域

本实用新型属于滤波器领域，特别涉及一种微波滤波器、量子测控系统及量子计算机。

背景技术

粉末滤波器最早由Martinis等人报道，它是将一根一定长度且有绝缘保护的细导线绕成线圈，包裹在表面氧化的金属粉末中。原理上，通电的导线由于电磁感应而辐射电磁波，大部分高频电磁波被金属损耗掉，而低频电磁波损耗较小，从而实现了低通滤波的功能。

量子计算及其应用是国际研究的热点。在量子计算实验中，实验系统中的热噪声、环境噪声等是影响测量结果的主要因素。高温部件和周围环境中的热辐射会导致约瑟夫逊结的隧穿而破坏原有的量子态，外部的噪声源辐射出的光子会对测量造成干扰。因此，需要借助微波滤波器等来抑制实验系统中的噪声特别是高频噪声，以增加量子比特的消相干时间。

随着量子芯片位数的增加，由于对每一位量子比特的信号控制及测量都需要用到滤波器，因此导致量子计算机的体积较大，为了减小对量子计算机内的体积占用，有必要提出一种新的微波滤波器。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种微波滤波器、量子测控系统及量子计算机，以解决随着量子芯片位数增加，使得用到的滤波器的数量增多，进而导致对量子计算机内的空间占用增大的问题。

为实现上述目的，第一方面，本实用新型提供了一种微波滤波器，其中，所述微波滤波器包括：包括：滤波器本体、PCB板以及胶状介质；

所述滤波器本体具有一容置空间；

所述PCB板上设置有多个微波传输电路，且所述PCB板设置在所述容置空间内，每个所述微波传输电路分别用于传输一路待处理信号；

所述胶状介质填充在所述容置空间内，用于吸收流过每个所述微波传输电路中所述待处理信号的某个频率范围的微波以对对应的所述待处理信号进行滤波处理。

优选的，所述PCB板单面设置有微波传输电路，且所述PCB板的板两侧均填充胶状介质。

优选的，所述PCB板的双面设置有微波传输电路。

优选的，每个所述微波传输电路包括一微波传输线及两个焊盘；

两个所述焊盘分别设置在所述微波传输线的两端，且分别作为所述待处理信号的输入端与输出端；

所述微波传输线呈连续弯折状。

优选的，每两个所述微波传输线平行设置成一组，每组用于传输两路所述待处理信号。

优选的，所述微波滤波器还包括两个接线端子，分别设置在所述滤波器本体的两个相对侧，并分别用于密封所述容置空间，且分别电连接所述PCB板的两端。

优选的，所述滤波器本体的所述两个相对侧上设置有用于容置固定所述接线端子的凹槽。

优选的，所述滤波器本体为长方体状。

优选的，所述滤波器本体包括两个盖板与一框体，所述框体与两个所述盖板共同形成所述容置空间。

优选的，所述胶状介质包括环氧树脂灌胶和表面氧化的铜粉；所述环氧树脂灌胶和所述表面氧化的铜粉均匀混合。

优选的，所述胶状介质为吸波材料。

优选的，所述滤波器本体的材料为无氧铜。

优选的，所述容置空间内设置有螺丝柱，所述螺丝柱用于与螺丝配合固定所述PCB板的位置。

第二方面，本实用新型提供一种量子测控系统，包括本实用新型提供的所述微波滤波器。

第三方面，本实用新型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：

本实用新型提供的粉末滤波结构，通过在一块PCB板上设置多个微波传输电路，且每个微波传输电路用于传输一路待处理信号，实现了对多个待处理信号的滤波效果；且将该PCB板置于一具有容置空间的滤波器本体中，实现了多个滤波器的集成化；通过PCB板与滤波器本体的配合，使得在处理相同通道数量的待处理信号的情况下，大大减小了滤波器的空间占用。

本实用新型提供的量子测控系统，由于具有本实用新型提供的微波滤波器，使得对多个量子比特进行控制的信号的滤波处理被集成到一个器件上，减小了对量子计算机内的空间占用。

本实用新型提供的量子计算机，由于具有本实用新型提供的量子测控系统，使得对量子计算机的空间占用减小，有利于实现更高位数的量子计算。

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滤波器本体的框体结构示意图；

图2是图1所示的框体的立体结构示意图；

图3是本实用新型一实施例的PCB板上的电路结构示意图；

图4是本实用新型一实施例的微波传输电路的结构示意图；

图5是本实用新型一实施例的微波传输电路的另一结构示意图；

图6是本实用新型一实施例的微波滤波器中一个通道的S₂₁曲线测试图。

附图标记说明：

10-框体；11-凹槽；12-螺丝柱；20-PCB板；21-微波传输电路；211-焊盘； 212-微波传输线。

具体实施方式

本实用新型的核心思想在于提供一种能同时处理多路待处理信号的微波滤波器，根据量子比特的位数要求，控制所述微波滤波器能够传输的微波传输电路的数量，使得多路的微波传输电路被集成在一个微波滤波器上，从而减少微波滤波器对量子计算机内的空间占用。

为实现上述思想，本实用新型提供了一种微波滤波器，包括：滤波器本体、 PCB板以及胶状介质；所述滤波器本体具有一容置空间；所述PCB板上设置有多个微波传输电路，且所述PCB板设置在所述容置空间内，每个所述微波传输电路分别用于传输一路待处理信号；所述胶状介质填充在所述容置空间内，用于吸收流过每个所述微波传输电路中所述待处理信号的某个频率范围的微波以对对应的所述待处理信号进行滤波处理。通过在一块PCB板上设置多路的微波传输电路，且每个所述微波传输电路用于传输一待处理信号，使得一个微波滤波器可以处理多路待处理信号。

以下结合附图1～6和具体实施例对本实用新型提出的一种微波滤波器、量子测控系统及量子计算机作进一步详细说明。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。

本实施例的微波滤波器包括滤波器本体、PCB板以及胶状介质。

所述滤波器本体具有一容置空间，所述容置空间用于放置所述PCB板与填充所述胶体介质。具体地，参阅图1和图2，图1和图2是本实施例中的滤波器本体的框体的结构示意图，本实施例中所述滤波器本体包括框体10和两个盖板(未图示)，所述框体10与两个所述盖板围合形成所述容置空间，所述容置空间还可以由其他结构的所述滤波器本体形成，在此不做具体限定。本实施例，所述滤波器本体的形状为长方体，在其他实施例中，所述滤波器本体的形状也可以为其他规则的形状，在此也不做具体限定。

所述滤波器本体的材质为无氧铜，无氧铜的低温性能好，能够用于超导量子计算机，例如，在一个具体的应用场景中，所述微波滤波器用于超导量子计算机中为量子芯片提供准直流分量的线路上，所述微波滤波器工作于超导量子计算机中的极低温层(30mk)；且所述微波滤波器在滤波过程中产生的热量可以传递到所述滤波器本体上，能够减小热噪声对超导量子计算机的影响。

更多地，所述微波滤波器还包括两个接线端子，分别设置在所述滤波器本体的两个相对侧，且两个所述连接端子同时用于密封所述容置空间，以防止所述胶体介质的泄露。两个所述连接端子分别用于连接输入待处理信号的信号线及接收经过滤波处理后的待处理信号的信号线。具体地，本实施例中，所述连接端子采用25Pin型的D形连接器，由于本实施例的所述PCB板上设置有24 通道的微波传输电路，采用25Pin型的D形连接器方便安装与拆卸，后期维护更加方便，拓展性更高，所述D型连接器的具体型号为J303J，可以任意修改集成的微波传输电路的通道数，以满足量子计算机的需求。

更多地，所述滤波器本体的所述两个相对侧上设置有容置固定所述接线端子的凹槽11。具体地，本实施例中，所述凹槽11设置于所述框体10的两个相对侧上。

更多地，所述容置空间内还设置有螺丝柱12，所述螺丝柱12与螺丝配合固定所述PCB板的位置。具体地，本实施例中，所述滤波器本体的形状为长方体，所述容置空间的形状也为一长方体，在长方体的所述容置空间内靠近一端板一侧的四个顶角的位置各设置有一个螺丝柱12，所述PCB板的对应位置设置有供螺丝穿过的孔，所述螺丝穿过所述孔并旋入所述螺丝柱12固定所述 PCB板。在其他实施例中，也可以采用其他固定方式将所述PCB板固定在所述容置空间内，在此不做具体限定。

参阅图3，图3是本实用新型一实施例的PCB板上的电路结构示意图，所述PCB板20具有多个微波传输电路21，且每个所述微波传输电路21用于传输一路待处理信号。本实施例中，所述PCB板20上设置有24路所述微波传输电路，可以实现24通道待处理信号的滤波处理；在其他实施例中，可以根据实际需要的待处理信号通道数设置所述微波传输电路的数量，在此不做具体限定。

参阅图4，图4为本实用新型一实施例的微波传输电路的结构示意图，每个所述微波传输电路21包括一微波传输线212及两个焊盘211，图中仅画出了一端的所述焊盘211，两个所述焊盘211分别设置在所述微波传输线212的两端，且分别作为所述待处理信号的输入端与输出端，并与相应一端的所述连接端子相连接；所述微波传输线212呈连续弯折状，所述微波传输线212呈连续弯折状能够在有限的空间内尽可能延长长度，从而增大微波传输线212的阻尼，从而增大对高频信号的耗散量；同时也是为了进一步减小所述PCB板20 的大小，进而减小所述微波滤波器的体积。

需要说明的是，可以在所述PCB板20的单面设置所述多个微波传输电路 21，也可以在所述PCB板20的双面设置所述多个微波传输电路21。其中，在所述PCB板20的单面设置所述微波传输电路21能够保证所述微波传输电路21被所述胶状介质包裹，具有更优秀的滤波性能；在所述PCB板20的双面设置所述多个微波传输电路21，能够减小所述PCB板20的面积，进而减小所述滤波器本体的体积，进而进一步减小本实施例的微波滤波器的体积。

更多地，参阅图5，图5为本实用新型一实施例的微波传输线的另一结构示意图，两个所述微波传输电路平行设置成一组，每组用于传输两路所述待处理信号，可以进一步缩小所述PCB板20的大小，进而缩小所述微波滤波器的体积。

本实施例中，所述PCB板20的单面设置有24个微波传输电路，且每两个所述微波传输电路平行设置为一组，即所述PCB板20的上设置有12组，能够传输24通道的待处理信号。

且采用在所述PCB板20上印刷所述微波传输电路的形式替代传统的手动螺旋铜线，一致性更加稳定，并且方便组装和量产。

所述胶状介质可以包括表面氧化的铜粉和环氧树脂灌胶；所述表面氧化的铜粉和所述环氧树脂灌胶均匀混合。具体地，微波传输电路是待处理信号传输的载体，待处理信号实质为电磁感应而辐射的电磁波，电磁波在充满胶状介质的容置空间内传播时，由于表面氧化的铜粉的趋肤效应，大部分高频电磁波被表面氧化的铜粉吸收而损耗，从而可以实现低频信号的损耗小、高频信号损耗大的效果。

另外地，所述胶状介质还可以为吸波材料，不同型号的吸波材料对不同频段的微波的吸收效果并不相同，具体可以根据实际需要的滤波器性能决定。

本实施例中，所述胶状介质采用吸波材料，参阅图6，图6为本实施例的微波滤波器中一个通道的S₂₁曲线，其中可以看到，在625.86MHz时达到了 37db的衰减，在7.4GHz达到了41db的衰减，一直到44GHz能够一直保持大于60db的衰减，滤波器的性能稳定。

综上所述，本实用新型提供的微波滤波器，包括滤波器本体、PCB板以及胶状介质；所述滤波器本体具有一容置空间；所述PCB板上设置有多个微波传输电路，且所述PCB板设置在所述容置空间内，每个所述微波传输电路分别用于传输一路待处理信号；所述胶状介质填充在所述容置空间内，用于吸收流过每个所述微波传输电路中所述待处理信号的某个频率范围的微波以对对应的所述待处理信号进行滤波处理。本实用新型的技术方案通过在一块PCB 板上设置多个微波传输电路，且每个微波传输电路用于传输一路待处理信号，实现了对多个待处理信号的滤波效果；且将该PCB板置于一具有容置空间的滤波器本体中，实现了多个滤波器的集成化；通过PCB板与滤波器本体的配合，使得在处理相同通道数量的待处理信号的情况下，大大减小了滤波器的空间占用。

本实用新型还提供一种量子测控系统，包括本实用新型提供的微波滤波器，由于具有本实用新型提供的微波滤波器，使得对多个量子比特进行控制的信号的滤波处理被集成到一个器件上，减小了对量子计算机内的空间占用。

本实用新型还提供一种量子计算机，由于具有本实用新型提供的量子测控系统，使得对量子计算机的空间占用减小，有利于实现更高位数的量子计算。

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 (15)

1.一种微波滤波器，其特征在于，包括：滤波器本体、PCB板以及胶状介质；

所述滤波器本体具有一容置空间；

所述PCB板上设置有多个微波传输电路，且所述PCB板设置在所述容置空间内，每个所述微波传输电路分别用于传输一路待处理信号；

所述胶状介质填充在所述容置空间内，用于吸收流过每个所述微波传输电路中所述待处理信号的某个频率范围的微波以对对应的所述待处理信号进行滤波处理。

2.如权利要求1所述的微波滤波器，其特征在于，所述PCB板单面设置有微波传输电路，且所述PCB板的板两侧均填充胶状介质。

3.如权利要求1所述的微波滤波器，其特征在于，所述PCB板的双面设置有微波传输电路。

4.如权利要求1所述的微波滤波器，其特征在于，每个所述微波传输电路包括一微波传输线及两个焊盘；

两个所述焊盘分别设置在所述微波传输线的两端，且分别作为所述待处理信号的输入端与输出端；

所述微波传输线呈连续弯折状。

5.如权利要求4所述的微波滤波器，其特征在于，每两个所述微波传输线平行设置成一组，每组用于传输两路所述待处理信号。

6.如权利要求1所述的微波滤波器，其特征在于，所述微波滤波器还包括两个接线端子，分别设置在所述滤波器本体的两个相对侧，并分别用于密封所述容置空间，且分别电连接所述PCB板的两端。

7.如权利要求6所述的微波滤波器，其特征在于，所述滤波器本体的所述两个相对侧上设置有用于容置固定所述接线端子的凹槽。

8.如权利要求1所述的微波滤波器，其特征在于，所述滤波器本体为长方体状。

9.如权利要求1所述的微波滤波器，其特征在于，所述滤波器本体包括两个盖板与一框体，所述框体与两个所述盖板共同形成所述容置空间。

10.如权利要求1所述的微波滤波器，其特征在于，所述胶状介质包括环氧树脂灌胶和表面氧化的铜粉；所述环氧树脂灌胶和所述表面氧化的铜粉均匀混合。

11.如权利要求1所述的微波滤波器，其特征在于，所述胶状介质为吸波材料。

12.如权利要求1所述的微波滤波器，其特征在于，所述滤波器本体的材料为无氧铜。

13.如权利要求1所述的微波滤波器，其特征在于，所述容置空间内设置有螺丝柱，所述螺丝柱用于与螺丝配合固定所述PCB板的位置。

14.一种量子测控系统，其特征在于，包括权利要求1～13中任一项所述的微波滤波器。

15.一种量子计算机，其特征在于，包括如权利要求14所述的量子测控系统。

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