CN220728566U - 一种稀释制冷机及其测控模组、量子计算机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及量子计算机领域，公开了一种稀释制冷机及其测控模组、量子计算机，包括嵌入稀释制冷机的冷盘中的衰减滤波集成组件，衰减滤波集成组件包括壳体、衰减器、滤波器、第一接头、信号传递部；衰减器、滤波器、信号传递部设于壳体内，第一接头设于壳体的端部；衰减器的第一端和滤波器连接，衰减器的第二端和信号传递部的第一端连接，信号传递部的第二端与第一接头连接；第一接头用于连接线缆。本申请通过对衰减器和滤波器进行组装集成，可以减少接口物理损耗，降低占用空间体积，提升空间利用率以及线缆的集成密度；并且可以减少拆装次数，提高工作效率，同时避免拆装过程中的人为误差导致的阻抗不匹配等现象。

Description

一种稀释制冷机及其测控模组、量子计算机

技术领域

本申请涉及量子计算机领域，特别是涉及一种稀释制冷机及其测控模组、量子计算机。

背景技术

当超导量子计算系统所处的环境温度对应的热噪声频率大于其特征频率时，量子系统的信号将被热噪声淹没，由于量子比特的特征频率在GHz量级，其对应的环境温度应当低于20mK。实验室中一般利用稀释制冷机来实现20mK以下的实验环境。为了实现量子比特的操控，在稀释制冷机中安装同轴线缆以传输控制信号，同时安装超导线缆以传输读取信号。

目前，为了将量子芯片与环境噪声相隔离，需要在线缆上添加大量的滤波器、衰减器等器件，各器件单独设置，占用较大的空间体积，导致空间利用率比较低，并且，测试前需根据实际测试需求对器件进行拆装，拆装过程十分繁琐，且安装完成后无法判断是否存在接触不良等断路，需要反复验证，同时在拆装过程中，还会出现因人为误差导致的阻抗不匹配等现象。

因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种稀释制冷机及其测控模组、量子计算机，以降低器件占用空间，提升线缆的集成密度，同时避免出现阻抗不匹配现象。

为解决上述技术问题，本申请提供一种稀释制冷机的测控模组，包括嵌入稀释制冷机的冷盘中的衰减滤波集成组件，所述衰减滤波集成组件包括壳体、衰减器、滤波器、第一接头、信号传递部；

所述衰减器、所述滤波器、所述信号传递部设于所述壳体内，所述第一接头设于所述壳体的端部；

所述衰减器的第一端和所述滤波器连接，所述衰减器的第二端和所述信号传递部的第一端连接，所述信号传递部的第二端与所述第一接头连接；所述第一接头用于连接线缆。

可选的，所述衰减滤波集成组件还包括红外线滤波器、绝缘介质体和第二接头；

红外线滤波器包裹于所述信号传递部的周围，所述绝缘介质体设于所述红外线滤波器的两侧，所述第二接头连接所述红外线滤波器和所述衰减器。

可选的，所述衰减滤波集成组件还包括注入孔和通气孔；所述注入孔和所述通气孔由所述壳体的表面延伸至所述红外线滤波器。

可选的，所述衰减滤波集成组件还包括第三接头，所述第三接头用于连接线缆；

所述第三接头设于所述壳体的端部，且所述第三接头和所述第一接头设于所述壳体相对的两端。

可选的，所述第三接头和所述第一接头均为SSMP接头。

可选的，所述衰减滤波集成组件的数量为两个。

可选的，所述衰减滤波集成组件的数量为一个时，还包括：

与所述线缆连接的低温电子学器件。

可选的，还包括：

与所述冷盘连接的散热转接板；所述低温电子学器件嵌入所述散热转接板中。

可选的，所述线缆与所述低温电子学器件通过SSMP接头连接。

本申请还提供一种稀释制冷机，所述稀释制冷机包括上述任一种所述的稀释制冷机的测控模组。

本申请还提供一种量子计算机，所述量子计算机包括上述所述的稀释制冷机。

本申请所提供的一种稀释制冷机的测控模组，包括嵌入稀释制冷机的冷盘中的衰减滤波集成组件，所述衰减滤波集成组件包括壳体、衰减器、滤波器、第一接头、信号传递部；所述衰减器、所述滤波器、所述信号传递部设于所述壳体内，所述第一接头设于所述壳体的端部；所述衰减器的第一端和所述滤波器连接，所述衰减器的第二端和所述信号传递部的第一端连接，所述信号传递部的第二端与所述第一接头连接；所述第一接头用于连接线缆。

可见，本申请测控模组包括衰减滤波集成组件，衰减器、滤波器和信号传递部集成在壳体内，衰减器的第一端与滤波器连接，衰减器的第二端与信号传递部的第一端连接，信号传递部的第二端与第一接头连接。本申请通过对衰减器和滤波器进行组装集成，可以减少接口物理损耗，降低占用空间体积，提升空间利用率以及线缆的集成密度；并且可以减少拆装次数，提高工作效率，同时避免拆装过程中的人为误差导致的阻抗不匹配等现象。

此外，本申请还提供一种具有上述优点的稀释制冷机和量子计算机。

附图说明

为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例所提供的一种测控模组的结构示意图一；

图2为本申请实施例所提供的一种测控模组的俯视图；

图3为本申请实施例所提供的一种测控模组与线缆的连接示意图；

图4为本申请实施例所提供的一种测控模组的结构示意图二；

图5为本申请实施例所提供的一种测控模组的结构示意图三；

图6为本申请实施例所提供的一种散热转接板和低温电子学器件连接关系示意图；

图中，1、衰减滤波集成组件，101、第一接头，102、第二接头，103、第三接头，104、红外线滤波器，105、注入孔，106、通气孔，107、信号传递部，108、衰减器，109、滤波器，110、壳体，111、绝缘介质体，2、线缆，3、散热转接板，4、低温电子学器件。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

正如背景技术部分所述，目前在线缆上添加大量的滤波器、衰减器等器件以隔离环境噪声，器件占用较大的空间体积，并且，测试前需根据实际测试需求对器件进行拆装，拆装过程十分繁琐，且安装完成后无法判断是否存在接触不良等断路，需要反复验证，同时还会出现阻抗不匹配等现象。

有鉴于此，本申请提供了一种稀释制冷机的测控模组，请参考图1至图2，包括嵌入稀释制冷机的冷盘中的衰减滤波集成组件1，所述衰减滤波集成组件1包括壳体110、衰减器108、滤波器109、第一接头101、信号传递部107；

所述衰减器108、所述滤波器109、所述信号传递部107设于所述壳体110内，所述第一接头101设于所述壳体110的端部；

所述衰减器108的第一端和所述滤波器109连接，所述衰减器108的第二端和所述信号传递部107的第一端连接，所述信号传递部107的第二端与所述第一接头101连接；所述第一接头101用于连接线缆。

其中，信号传递部107用于传递信号，信号传递部107的材料为导体，例如铍青铜材料等。

壳体110的形状包括但不限于圆柱、长方体，壳体110的材料可以为铜等材料。

滤波器109用于过滤非相关频段的信号。滤波器109可以为低通滤波器或者中通滤波器，具体视情况而定。衰减器108和滤波器109的长度本申请中不做限定，视情况而定。

衰减器108作为连接线缆的转接件，衰减值可根据实际测试需求做相应更换。如使用0dB(分贝)衰减作为转接件，增加导热，减少热平衡时间。

在实际测试时，可以根据实验目的对衰减器108和滤波器109具体的参数数值进行设置。

例如，在稀释制冷机的MC(Mixing Chamber，混合室)层区域，超导量子芯片相关设计频率在4-8GHz时，需要对非相关频段进行滤波，并通过添加10dB衰减来进行减少热噪声。当在MC层使用的是超导无衰减线缆时，则需要将该处的分贝数10dB调整为20dB。

本实施例中对第一接头101的类型不做限定，视情况而定。例如，第一接头101可以为SMA(Sub Miniature version A)接头，或者SSMP(Sub Miniature Push on Micro)接头。

需要说明的是，本申请中对测控模组中衰减滤波集成组件1的数量不做限定。衰减滤波集成组件1的数量既可以为一个，也可以为两个或多个。当衰减滤波集成组件1的数量为两个时，两个衰减滤波集成组件1与线缆2的两端分别连接，如图3所示。

本实施例中通过对述案件器和滤波器109进行集成组装，可以降低对空间的占用体积，同时提高线缆的集成密度，可将现有的线缆集成密度提高1/3以上。

本实施例测控模组包括衰减滤波集成组件1，衰减器108、滤波器109和信号传递部107集成在壳体110内，衰减器108的第一端与滤波器109连接，衰减器108的第二端与信号传递部107的第一端连接，信号传递部107的第二端与第一接头101连接。本申请通过对衰减器108和滤波器109进行组装集成，可以减少接口物理损耗，降低占用空间体积，提升空间利用率以及线缆的集成密度；并且可以减少拆装次数，提高工作效率，同时避免拆装过程中的人为误差导致的阻抗不匹配等现象。

请参考图4，在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述衰减滤波集成组件1还包括红外线滤波器104、绝缘介质体111和第二接头102；

红外线滤波器104包裹于所述信号传递部107的周围，所述绝缘介质体111设于所述红外线滤波器104的两侧，所述第二接头102连接所述红外线滤波器104和所述衰减器108。

绝缘介质体111的材料可以为聚四氟乙烯等绝缘材料。

红外线滤波器104集成在壳体110内，用于吸收红外线，可以选用可浇筑环氧树脂材料。

作为一种可实施方式，衰减滤波集成组件1还可以包括注入孔105和通气孔106；所述注入孔105和所述通气孔106由所述壳体110的表面延伸至所述红外线滤波器104。

其中，注入孔105用于注入红外滤波材料，通气孔106用于烘干红外滤波材料。注入孔105和通气孔106的数量本申请中不做具体限定，可以根据需要自行设置。

本实施例中将红外线滤波器104、衰减器108、滤波器109进行集成微型化，可以减少接口物理损耗，降低占用空间体积，提升空间利用率；减少拆装次数，提高工作效率，同时避免拆装过程中的人为误差导致的阻抗不匹配等现象。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，如图5所示，所述衰减滤波集成组件1还包括第三接头103，所述第三接头103用于连接线缆；

所述第三接头103设于所述壳体110的端部，且所述第三接头103和所述第一接头101设于所述壳体110相对的两端。其中，第三接头103与滤波器109连接。

本实施例中在壳体110的两端均设置有接头，线缆可以与第一接头101和第三接头103中的任一个连接。

作为一种可实施方式，所述第三接头103和所述第一接头101均为SSMP接头，即本实施例中使用双SSMP接头，通过改进烧结工艺，确保连接稳定性，避免出现相关技术方案中使用SMA接头所带来的阻抗不匹配，内部断裂，不好拆装等问题，同时提升集成密度，充分利用有限制冷机空间。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述衰减滤波集成组件1的数量为一个时，还包括：

与所述线缆连接的低温电子学器件。

低温电子学器件可以为HEMT(High Electron Mobility Transistor，高迁移率晶体管低噪声放大器)等。

低温电子学器件可以直接并排悬挂于线缆上，具体可参考相关技术中的设置。

进一步的，请参考图6，在本申请的一个实施例中，还包括：

与所述冷盘连接的散热转接板3；所述低温电子学器件4嵌入所述散热转接板3中。

低温电子学器件4的数量可以根据需求进行设置，本申请中不做具体限定。

散热转接板3可以与冷盘中的4K温层连接，可以保证稳定的热传导，同时将低温电子学器件4嵌入散热转接板3中，一方面可以保证结构稳定性，另一方面还可以将低温电子学器件4进行密集化排布，从而有效降低占用空间，同时满足中大规模超导量子芯片需求。而相关技术中将低温电子学器件直接并排悬挂于线缆上时，由于未作规划设计，无法满足中大规模超导量子芯片需求。

作为一种可实施方式，所述线缆与所述低温电子学器件通过SSMP接头连接。

本申请还提供一种稀释制冷机，所述稀释制冷机包括上述任一实施例所述的稀释制冷机的测控模组。

测控模组可以嵌入在稀释制冷机的冷盘中。

本申请还提供一种量子计算机，所述量子计算机包括上述实施例所述的稀释制冷机，其中，稀释制冷机中设有上述任一实施例所述的测控模组。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

以上对本申请所提供的稀释制冷机及其测控模组、量子计算机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种稀释制冷机的测控模组，其特征在于，包括嵌入稀释制冷机的冷盘中的衰减滤波集成组件，所述衰减滤波集成组件包括壳体、衰减器、滤波器、第一接头、信号传递部；

所述衰减器、所述滤波器、所述信号传递部设于所述壳体内，所述第一接头设于所述壳体的端部；

所述衰减器的第一端和所述滤波器连接，所述衰减器的第二端和所述信号传递部的第一端连接，所述信号传递部的第二端与所述第一接头连接；所述第一接头用于连接线缆。

2.如权利要求1所述的稀释制冷机的测控模组，其特征在于，所述衰减滤波集成组件还包括红外线滤波器、绝缘介质体和第二接头；

红外线滤波器包裹于所述信号传递部的周围，所述绝缘介质体设于所述红外线滤波器的两侧，所述第二接头连接所述红外线滤波器和所述衰减器。

3.如权利要求2所述的稀释制冷机的测控模组，其特征在于，所述衰减滤波集成组件还包括注入孔和通气孔；所述注入孔和所述通气孔由所述壳体的表面延伸至所述红外线滤波器。

4.如权利要求1所述的稀释制冷机的测控模组，其特征在于，所述衰减滤波集成组件还包括第三接头，所述第三接头用于连接线缆；

所述第三接头设于所述壳体的端部，且所述第三接头和所述第一接头设于所述壳体相对的两端。

5.如权利要求4所述的稀释制冷机的测控模组，其特征在于，所述第三接头和所述第一接头均为SSMP接头。

6.如权利要求1至5任一项所述的稀释制冷机的测控模组，其特征在于，所述衰减滤波集成组件的数量为两个。

7.如权利要求1至5任一项所述的稀释制冷机的测控模组，其特征在于，所述衰减滤波集成组件的数量为一个时，还包括：

与所述线缆连接的低温电子学器件。

8.如权利要求7所述的稀释制冷机的测控模组，其特征在于，还包括：

与所述冷盘连接的散热转接板；所述低温电子学器件嵌入所述散热转接板中。

9.如权利要求8所述的稀释制冷机的测控模组，其特征在于，所述线缆与所述低温电子学器件通过SSMP接头连接。

10.一种稀释制冷机，其特征在于，所述稀释制冷机包括如权利要求1至9任一项所述的稀释制冷机的测控模组。

11.一种量子计算机，其特征在于，所述量子计算机包括如权利要求10所述的稀释制冷机。