DE112014000398T5

DE112014000398T5 - Mikrowellenverbinder mit Filtereigenschaften

Info

Publication number: DE112014000398T5
Application number: DE112014000398.0T
Authority: DE
Inventors: David W. Abraham; Antonio D. Corcoles Gonzalez; James R. Rozen
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2015-09-24
Also published as: WO2014163730A2; US9948050B2; GB201517606D0; JP6008356B2; WO2014163730A3; CN104051824A; US9270071B2; JP2016195125A; JP2016512650A; GB2528199A; JP6245584B2; US20150357783A1; GB2528199B; US20140266496A1

Abstract

Es wird ein Mikrowellenverbinder bereitgestellt. Der Mikrowellenverbinder schließt einen äußeren Leiter, einen innerhalb des äußeren Leiters angeordneten inneren Leiter und zwischen dem äußeren Leiter und dem inneren Leiter befindlich angeordnete dielektrische Materialien ein, wobei die dielektrischen Materialien ein nicht dissipatives dielektrisches Material und ein dissipatives dielektrisches Material einschließen.

Description

ERKLÄRUNG DES REGIERUNGSINTERESSES
Diese Erfindung erfolgte mit Unterstützung der Regierung unter dem durch das Army Research Office (ARO) verliehenen Vertrag Nr. W911NF-10-1-0324. Die Regierung besitzt bestimmte Rechte an dieser Erfindung.
HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbinder und genauer einen Mikrowellenverbinder für die effiziente Thermalisierung und das effiziente Filtern von Mikrowellenleitungen bei Temperaturen im Millikelvin-Bereich.
Die Verwendung hochfrequenter Koaxialleitungen bei kryogenen Temperaturen (d. h. Temperaturen unter 1 K) weist eine Anzahl experimenteller Schwierigkeiten auf. Diese Schwierigkeiten betreffen hauptsächlich das ordnungsgemäße Filtern unerwünschter Frequenzen, ein geeignetes Impedanzanpassen von Schaltungskomponenten und die optimale Thermalisierung der Leitungen.
Experimente im GHz-Frequenzbereich stellen normalerweise strenge Bedingungen an die Bandbreite, innerhalb derer die Experimente durchgeführt werden. Bandexterne Nebenwellenstrahlung neigt dazu, inakzeptabel zu sein, und das ordnungsgemäße Filtern ist daher ein Muss. Um gleichermaßen Reflexionen des experimentellen Signals zu vermeiden, was zu Signalverlust, stehenden Wellen und zusätzlichem Rauschen führen kann, ist das Impedanzanpassen aller Steckverbinder und Komponenten in der Schaltung wichtig.
Für einen typischen kryogenen Aufbau muss die Wärmeleitung von Raumtemperatur hinab zur kältesten Stufe des Kühlers minimiert werden, und somit bedingen die beliebtesten Auswahlen von Koaxialleitungen für Hochfrequenzmessungen bei niedrigen Temperaturen die Verwendung guter thermischer Isolatoren wie Supraleiter. Gleichzeitig ist die ordnungsgemäße thermische Verankerung der Leitungen bei jeder Stufe des Kühlers ein Muss. Während bei Koaxialleitungen zum Beispiel der äußere Leiter keine Probleme für die Wärmeabfuhr stellt, stellt die effiziente Thermalisierung des inneren Leiters eine erhebliche Herausforderung dar, da das dielektrische Trennen äußerer und innerer Leiter typischerweise einen hervorragenden Wärmeisolator darstellt. Es existieren unterschiedliche Lösungen, um dieses Problem zu lösen, wie unter anderem λ/4-Stutzen, kalte Dämpfungsglieder oder in Epoxid gehäuste Streifenleitungen. Diese Ansätze können jedoch bei manchen Experimenten zusätzliche Schwierigkeiten bringen. Ein λ/4-Stutzen besitzt zum Beispiel eine sehr geringe Bandbreite, wohingegen die Effektivität kryogener Dämpfungsglieder bei Temperaturen im Millikelvin-Bereich für die Thermalisierung innerer Leiter ziemlich unklar ist. Epoxid-Streifenleiter-Filter neigen dazu, sperrig zu sein, um zu verhindern, dass die dissipativen Seitenwände des Gehäuses die Feldlinien ändern.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Mikrowellenverbinder bereitgestellt und schließt einen äußeren Leiter, einen innerhalb des äußeren Leiters angeordneten inneren Leiter und zwischen dem äußerem Leiter und dem inneren Leiter angeordnete dielektrische Materialien ein. Die dielektrischen Materialien schließen ein nicht dissipatives dielektrisches Material und ein dissipatives dielektrisches Material ein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Verbinder bereitgestellt und schließt einen äußeren Leiter, einen inneren Leiter mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Abschnitt, wobei der erste und der zweite Abschnitt gleiche Abmessungen besitzen und der dritte Abschnitt zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt befindlich angeordnet ist und eine andere Abmessung besitzt, ein gering dissipatives dielektrisches Material, das so angeordnet ist, dass es den zweiten Abschnitt des inneren Leiters umgibt, und ein dissipatives dielektrisches Material, das so angeordnet ist, dass es den dritten Abschnitt des inneren Leiters umgibt, ein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Verbinder bereitgestellt und schließt einen ringförmigen äußeren Leiter, einen inneren Leiter, der innerhalb des ringförmigen Leiters angeordnet ist und einen ersten, einen zweiten und einen dritten Abschnitt besitzt, wobei der erste und der zweite Abschnitt gleiche Durchmesser besitzen und der dritte Abschnitt zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt befindlich angeordnet ist und einen anderen Durchmesser besitzt, ein nicht dissipatives dielektrisches Material, das so angeordnet ist, dass es den zweiten Abschnitt des inneren Leiters umgibt, und ein dissipatives dielektrisches Material, das so angeordnet ist, dass es den dritten Abschnitt des inneren Leiters umgibt, ein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum Zusammenbauen eines Verbinders mit Leitern eines äußeren und eines inneren Leiters bereitgestellt. Das Verfahren schließt ein Modifizieren eines Durchmessers eines Abschnitts des inneren Leiters, Pressen eines gering dissipativen dielektrischen Materials zwischen den äußeren und den inneren Leiter, sodass der Abschnitt des inneren Leiters freiliegt, und Aufbringen eines dissipativen dielektrischen Materials auf den freiliegenden Abschnitt des inneren Leiters ein.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum Zusammenbauen eines Verbinders mit einem ringförmigen äußeren Leiter und einem innerhalb des äußeren Leiters angeordneten inneren Leiter bereitgestellt. Das Verfahren schließt ein Modifizieren eines Durchmessers eines Abschnitts des inneren Leiters, Pressen eines gering dissipativen dielektrischen Materials zwischen den äußeren und den inneren Leiter, sodass der Abschnitt des inneren Leiters freiliegt, Aufbringen eines dissipativen dielektrischen Materials auf den freiliegenden Abschnitt des inneren Leiters und Aushärten des dielektrischen Materials ein.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die Techniken der vorliegenden Erfindung verwirklicht. Weitere Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung werden hierin detailliert beschrieben und als Teil der beanspruchten Erfindung angesehen. Für ein besseres Verständnis der Erfindung mit den Vorteilen und den Merkmalen sind die Beschreibung und die Zeichnungen heranzuziehen.
KURZBESCHREIBUNG DER MEHREREN ZEICHNUNGSANSICHTEN
Der als die Erfindung betrachtete Gegenstand wird besonders in den Ansprüchen am Ende der Beschreibung dargelegt und klar beansprucht. Die vorhergehenden und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den angehängten Zeichnungen ersichtlich, in denen:
1 eine schematische Seitenansicht eines Verbinders gemäß Ausführungsformen zeigt;
2 eine grafische Darstellung von Leistungsdaten für den Verbinder von 1 zeigt;
3 eine grafische Darstellung von Relaxations- und Kohärenzzeiten zeigt, die in einem supraleitenden Qubit unter Verwendung von Verbindern von 1 mit Verhältnissen von jeweils dissipativen/nicht dissipativen dielektrischen Materialen am Eingang und Ausgang der Einheit von 1:1 und 1:2 gemessen werden; und
4 eine grafische Darstellung von Relaxations- und Kohärenzzeiten zeigt, die in einem supraleitenden Qubit unter Verwendung von Verbindern von 1 mit Verhältnissen von jeweils dissipativen/nicht dissipativen dielektrischen Materialien am Eingang und Ausgang der Einheit von 1:1 und 1:3 gemessen werden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es wird ein Mikrowellenverbinder für die effiziente Thermalisierung und das effiziente Filtern von Mikrowellenleitungen bei Temperaturen im Millikelvin-Bereich bereitgestellt. Der Verbinder ist konzipiert, bei Frequenzen im Bereich von 1 bis 20 GHz zu arbeiten und besitzt eine Grenzfrequenz, die während der Herstellung eingestellt werden kann, wie nachstehend detaillierter beschrieben wird. Die Gestaltung ermöglicht ein Impedanzeinstellen zum Impedanzanpassen mit anderen Schaltungskomponenten und bietet ein hohes Maß an Miniaturisierung und Modularität.
Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Mikrowellenverbinder (hierin nachstehend als ein „Verbinder” bezeichnet) 10 bereitgestellt. Der Verbinder 10 schließt einen äußeren Leiter 11, einen inneren Leiter 12, ein gering dissipatives dielektrisches Material 13 und ein dissipatives dielektrisches Material 14 ein.
Der äußere Leiter 11 gleicht in Form und Größe dem äußeren Leiter eines „SubMiniature Version A”(SMA)-Verbinders und kann aus Messing, Kupfer, rostfreiem Stahl oder anderen ähnlichen Materialien ausgebildet sein. Der äußere Leiter 11 wird mit einem Anschlussabschnitt 111 und einem rückseitigen Abschnitt 112 bereitgestellt. Der Anschlussabschnitt 111 ist ein ringförmiges Element mit einem ersten Außendurchmesser OD1 und einem an einer Innenoberfläche 113 davon ausgebildeten Gewinde. Das Gewinde wird zur Verbindung des Verbinders 10 mit einem Kabelverbinder 15 bereitgestellt. Der rückseitige Abschnitt 112 ist ein ringförmiges Element mit einem zweiten Außendurchmesser OD2, der größer als der erste Außendurchmesser OD1 ist, und einer relativ glatten Innenoberfläche 114. Die jeweiligen Innenoberflächen 113 und 114 des Anschlussabschnitts 111 und des rückseitigen Abschnitts 112 definieren ein ringförmiges Inneres 115.
Der innere Leiter 12 ist im ringförmigen Inneren 115 des äußeren Leiters 11 angeordnet und besitzt einen ersten Abschnitt 121, einen zweiten Abschnitt 122 und einen dritten Abschnitt 123. Der erste und der zweite Abschnitt 121, 122 besitzen gleiche Abmessungen, obwohl dies nicht erforderlich ist. Insbesondere besitzen der erste und der zweite Abschnitt 121 und 122 gleiche Durchmesser D12. Der dritte Abschnitt 123 ist axial zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt 121 und 122 angeordnet und besitzt eine Abmessung, die sich von den entsprechenden Abmessungen des ersten und des zweiten Abschnitts 121 und 122 unterscheidet. Insbesondere besitzt der dritte Abschnitt 123 einen Durchmesser D3, der sich von den Durchmessern D12 unterscheidet (d. h. der Durchmesser D3 kann geringer als die Durchmesser D12, wie in 1 gezeigt, oder größer als die Durchmesser D12 sein). Von einer Rückseite des rückseitigen Abschnitts 112 des äußeren Leiters 11 erstreckt sich der zweite Abschnitt 122 nahezu so weit wie der rückseitige Abschnitt 112 des äußeren Leiters 11 axial vorwärts. Der dritte Abschnitt 123 erstreckt sich vom Anschlussende des zweiten Abschnitts 122 zu einem Mittelpunkt des Anschlussabschnitts 111 des äußeren Leiters 11 axial vorwärts. Vom Anschlussende des dritten Abschnitts 123 erstreckt sich der erste Abschnitt 121 nahezu so weit wie die Anschlussseite des Anschlussabschnitts 111 des äußeren Leiters 11 axial vorwärts.
Bei der vorstehend beschriebenen Konstruktion umgibt das auf der Innenoberfläche 113 ausgebildete Gewinde den ersten Abschnitt 121 und ungefähr die Hälfte des dritten Abschnitts 123. Gleichermaßen umgibt die relativ glatte Innenoberfläche 114 den zweiten Abschnitt 122 und ungefähr die Hälfte des dritten Abschnitts 123. Dies ist nicht erforderlich, und es versteht sich, dass die axiale Länge des dritten Abschnitts 123 als eine Länge des inneren Leiters 12 definiert ist, die in Kontakt mit dem dissipativen dielektrischen Material 14 steht. Die axiale Länge des dritten Abschnitts 123, wie hierin definiert, legt eine Gesamtdissipation fest. Der Durchmesser des dritten Abschnitts 123, der in Kontakt mit dem dissipativen dielektrischen Material 14 steht, kann modifiziert werden, um eine konstante Impedanz sowie andere charakteristische Eigenschaften aufrechtzuerhalten.
Wie in 1 gezeigt, sind das rückseitige Ende des zweiten Abschnitts 122 des inneren Leiters 12 und die Rückseite des rückseitigen Abschnitts 112 des äußeren Leiters 11 jeweils mit entsprechenden Merkmalen eines Kabels 16 verbindbar, das am Verbinder 10 befestigbar ist. Ein Anschlussende des ersten Abschnitts 121 besitzt eine Nadelkopfform und verjüngt sich in Richtung eines spitzen Anschlusspunkts. Das Anschlussende des ersten Abschnitts 121 des inneren Leiters 12 und die Anschlussseite des Anschlussabschnitts 111 des äußeren Leiters 11 sind jeweils mit entsprechenden Merkmalen des Kabelverbinders 15 verbindbar.
Das gering dissipative dielektrische Material 13 ist um den zweiten Abschnitt 122 des inneren Leiters 12 herum angeordnet und nimmt somit den ringförmigen Raum zwischen der Außenoberfläche des zweiten Abschnitts 122 des inneren Leiters 12 und der relativ glatten Innenoberfläche 114 des rückseitigen Abschnitts 112 des äußeren Leiters 11 ein. Gemäß Ausführungsformen kann es sich bei dem gering dissipativen dielektrischen Material 13 um ein nicht dissipatives dielektrisches Material oder genauer um Polytetrafluorethylen (PTFE) handeln. Das dissipative dielektrische Material 14 ist so angeordnet, dass es den dritten Abschnitt 123 des inneren Leiters 12 umgibt und zum gering dissipativen dielektrischen Material 13 axial benachbart ist. Das dissipative dielektrische Material 14 nimmt eine wesentliche Gesamtheit eines Raums zwischen dem äußeren Leiter 11 und dem inneren Leiter 12 ohne im Wesentlichen darin definierte Lücken ein.
Gemäß Ausführungsformen kann das dissipative dielektrische Material 14 aus Eccosorb^TM-Material oder Eccosorb^TM-ähnlichem Material ausgebildet sein, was ein Epoxidträgerharz mit Einschlüssen aus kleinen metallischen (möglicherweise ferromagnetischen) Partikeln im Mikrometerbereich einschließt. Gemäß zusätzlichen oder alternativen Ausführungsformen kann das dissipative dielektrische Material 14 zudem ein aus mindestens einem von Quarz und Silika ausgebildeten Pulver, um den Wärmeausdehnungskoeffizienten (coefficient of thermal expansion (CTE)) des äußeren und inneren Leiters 11 und 12 anzupassen, und/oder ferromagnetische Partikel einschließen. Die ferromagnetischen Partikel können Eisen einschließen, um eine Dissipation bei hohen Frequenzen bereitzustellen.
Im Allgemeinen kann ein Verhältnis des gering dissipativen dielektrischen Materials 13 zum dissipativen dielektrischen Material 14 auf ein Maß eingestellt werden, das einer vordefinierten Dämpfungsgrenzfrequenz zugeordnet ist. Zudem bestimmt für das dissipative dielektrische Material 14 ein Volumen des Epoxidharzes und eine Menge der magnetischen Füllung die Dämpfungs- und Abfallfrequenzen und ist somit einstellbar. Darüber hinaus ist der Durchmesser D3 des dritten Abschnitts 123 des inneren Leiters 12 für ein optimales Impedanzanpassen im Verbinder 10 einstellbar. Dies ermöglicht eine minimierte Reflexion von HF-Signalen.
Nun wird ein Prozess zum Zusammenbauen des Verbinders 10 beschrieben. Übertragungscharakteristika des Verbinders 10 werden berechnet und der innere Leiter 12 wird für optimale Übertragungscharakteristika in dem Verständnis modifiziert, dass ein Erreichen solcher optimaler Übertragungscharakteristika eine im Wesentlichen konstante Impedanz über eine axiale Länge des Verbinders 10 erfordert. Diese Impedanz wird durch die relativen Radien des inneren und des äußeren Leiters 12 und 11 und durch die elektrische Permittivität und die magnetische Permeabilität des dissipativen und des nicht dissipativen dielektrischen Materials 14 und 13 bestimmt. Insbesondere ist die Impedanz Z:
wobei μ und ε die magnetische Permeabilität und die Dielektrizitätskonstante des dissipativen und des nicht dissipativen dielektrischen Materials 14 und 13 sind, D der Außendurchmesser des dissipativen und des nicht dissipativen dielektrischen Materials 14 und 13 und d der Durchmesser des inneren Leiters 12 ist. Da D in dieser Erfindung eine konstante Zahl ist, wird daher der Parameter d zwischen dem dissipativen und dem nicht dissipativen dielektrischen Material 14 und 13 geändert, um eine konstante Impedanz von 50 Ω beizubehalten, um Änderungen von μ und ε beim dissipativen und beim nicht dissipativen dielektrischen Material 14 und 13 zu berücksichtigen.
In der Praxis kann das vorstehend beschriebene Modell bei einem Testen feineingestellt werden, um einen tatsächlichen optimalen Durchmesser D zu ermitteln.
Sobald die zwei unterschiedlichen Durchmesser für den inneren Leiter 12 ermittelt wurden und der innere Leiter 12, wie in 1 gezeigt, modifiziert wurde, wird das nicht dissipative dielektrische Material 13 zwischen den äußeren und den inneren Leiter 11 und 12 gepresst, bis ein Ende des nicht dissipativen dielektrischen Materials 13 die Rückseite des Verbinders 10 erreicht und das andere Ende exakt mit der Stufenänderung beim Durchmesser des inneren Leiters 12 (d. h. der Grenze zwischen dem zweiten Abschnitt 122 des inneren Leiters 12 und dem dritten Abschnitt 123 des inneren Leiters 12) fluchtet. Die Region, über welcher der Durchmesser des inneren Leiters 12 am kleinsten ist, liegt nun frei. Das dissipative dielektrische Material 14 wird separat vorbereitet und mit einer Spritze oder einem ähnlichen Verfahren auf den Verbinder 10 aufgebracht, solange es noch in flüssiger Form ist. Das flüssige dissipative dielektrische Material 14 wird exakt bis zur nächsten Stufe im Durchmesser des inneren Leiters 12 (d. h. der Grenze zwischen dem dritten Abschnitt 123 des inneren Leiters 12 und dem ersten Abschnitt 121 des inneren Leiters 12) aufgebracht. Der Verbinder 10 wird dann auf einer zum Aushärten des flüssigen dissipativen Dielektrikums 14 geeigneten Temperatur belassen, die bei ungefähr 120 Grad Celsius für ein paar Stunden liegen kann oder welcher Zeitplan auch immer durch den Hersteller empfohlen wird.
Unter Bezugnahme auf 2 wird eine grafische Darstellung von Leistungsdaten für den Verbinder 10 bereitgestellt. Die Daten von 2 wurden bei Raumtemperatur erfasst, und der Verbinder 10 schloss 1/4 dissipatives dielektrisches Material 14 und 3/4 nicht dissipatives dielektrisches Material 13 ein. Wie in 2 gezeigt, lag der 3 dB-Punkt bei 3,5 GHz. Eine ähnliche Leistung wurde bei kryogenen Temperaturen mit einer 3 dB-Frequenz beobachtet.
Unter Bezugnahme auf 3 und 4 wurde eine Leistung des Verbinders 10 mit supraleitenden Qubits getestet (d. h. ein Quantenbit wie es bei supraleitender Quantendatenverarbeitung verwendet wird). Supraleitende Quantendatenverarbeitung stellt eine Realisierung von Quanteninformationen dar, die supraleitende Nano-Elektroden mit sich bringt. Bei einem Qubit handelt es sich um ein quantenmechanisches Zwei-Zustands-System, wie die Polarisierung eines einzelnen Photons, wobei das Qubit eine Überlagerung beider Zustände zur selben Zeit ermöglicht. Es gibt eine Anzahl möglicher experimenteller Realisierungen von Qubits. In einem speziellen Fall von supraleitenden Qubits wird ein Quantensystem aus supraleitenden Strukturen und einem nicht linearen nicht disspativen Element namens Josephson-Kontakt hergestellt. Ein Josephson-Kontakt ist eine dünne (nm große) isolierende Barriere zwischen zwei Supraleitern und fungiert hauptsächlich als eine nicht lineare Spule, was zu einem ungleichen Abstand der Energieniveaus des Qubit führt. Dies unterscheidet das Qubit von einem rein harmonischen Oszillator und ermöglicht die experimentelle Manipulation der entsprechenden zwei eindeutigen Quantenzustände.
Ein Qubit im thermodynamischen Gleichgewicht mit seiner Umgebung wird sich idealerweise in seinem Grundzustand befinden. Wenn der Quantenzustand des Qubit manipuliert wird, um eine Operation auf ihm durchzuführen, wird sich das System schließlich über eine charakteristische Zeitdauer (T1 oder die Relaxationszeit) hinweg in Richtung des thermodynamischen Gleichgewichts bewegen, ein Prozess, der Relaxation genannt wird. Durch den T1-Relaxationsprozess tauscht das Qubit Energie mit der Umgebung aus. Ein weiterer dynamischer Prozess in einem Qubit betrifft die Quantenphase zwischen den zwei Zuständen des Qubit. Die Fähigkeit, die relative Phase zwischen diesen Zuständen zu beschreiben, wird Kohärenz genannt. Kohärenz stellt ein wichtiges Konzept bei Quanteninformationen dar und befindet sich im Kern der Theorie. Ein Quantensystem verliert üblicherweise die Kohärenz durch Wechselwirkung mit der Umgebung auf eine irreversible Weise. Dies bringt nicht notwendigerweise einen Energieaustausch mit der Umgebung mit sich, wie T1 es tut. Durch Dekohärenz entwickelt sich ein Quantensystem von einer reinen Überlagerung zweier Quantenzustände zu einer klassischen Mischung dieser Zustände (eine Beschreibung der Zustände ohne irgendeine relative Phaseninformation). Der charakteristische Zeitmaßstab, über den ein Quantensystem die Kohärenz verliert, wird T_phi genannt. Dies ist jedoch nicht das, was üblicherweise „Kohärenzzeit” genannt wird. Die Kohärenzzeit, oder T2, ist definiert als (1/(2T1) + 1/T_phi)^(–1). Dies spiegelt die Tatsache wider, dass die effektive Lebensdauer eines Qubit von der Rate abhängt, mit der das Qubit Energie über seine Umgebung verliert (T1), und von der Rate, mit der das Qubit die Phasenkohärenz verliert (T_phi).
In 3 sind die Relaxationszeit (oben) und die Kohärenzzeit (unten) des supraleitenden Qubit sowohl vor als auch nach dem Verwenden eines Verbinders mit einem Epoxid:Teflon-Verhältnis von 1:1 (d. h. das Verhältnis des dissipativen dielektrischen Materials 14 zum nicht dissipativen dielektrischen Material 13) am Eingang und mit einem Epoxid:Teflon-Verhältnis von 1:2 am Ausgang der Einheit gezeigt. In 4 sind die Relaxationszeit (oben) und die Kohärenzzeit (unten) des supraleitenden Qubit sowohl vor als auch nach dem Verwenden eines Verbinders mit einem Epoxid:Teflon-Verhältnis von 1:1 am Eingang und mit einem Epoxid:Teflon-Verhältnis von 1:3 am Ausgang der Einheit gezeigt.
Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Zwecke des Beschreibens besonderer Ausführungsformen und ist nicht als die Erfindung einschränkend aufzufassen. Die hierin verwendeten Singularformen „ein”, „eine” und „der”, „die”, „das” sowie deren Deklinationen sollen ebenso die Pluralformen einschließen, es sei denn dies ist im Kontext deutlich anderweitig angegeben. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „aufweist” und/oder „aufweisend” bei Verwendung in diesem Dokument das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, Einheiten, Schritten, Vorgängen, Operationen, Elementen und/oder Komponenten angeben, jedoch nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen eines oder mehrerer weiterer Merkmale, Einheiten, Schritte, Vorgänge, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen.
Die entsprechenden Strukturen, Materialien, Handlungen und Entsprechungen aller Mittel oder Schritte sowie Funktionselemente in den nachfolgenden Ansprüchen sollen alle Strukturen, Materialien oder Handlungen zum Durchführen der Funktion in Kombination mit anderen beanspruchten Elementen, wie sie im Einzelnen beansprucht sind, einschließen. Die Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurde zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung vorgelegt, ist jedoch nicht als erschöpfend oder auf die Erfindung in der offenbarten Form beschränkt aufzufassen. Viele Änderungen und Variationen werden für den Fachmann ersichtlich sein, ohne vom Umfang und Geist der Erfindung abzuweichen. Die Ausführungsform wurde gewählt und beschrieben, um die Grundgedanken der Erfindung und die praktische Anwendung am besten zu erklären und anderen Fachleuten ein Verständnis der Erfindung für vielfältige Ausführungsformen mit vielfältigen Änderungen, wie sie für den besonderen betrachteten Gebrauch geeignet sind, zu ermöglichen.
Während die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, versteht es sich, dass Fachleute sowohl jetzt als auch zukünftig vielfältige Verbesserungen und Erweiterungen vornehmen können, die unter den Umfang der nachfolgenden Ansprüche fallen. Diese Ansprüche sind so auszulegen, dass sie einen ordnungsgemäßen Schutz für die zuvor beschriebene Erfindung bieten.

Claims

Mikrowellenverbinder, aufweisend: einen äußeren Leiter; einen innerhalb des äußeren Leiters angeordneten inneren Leiter; und dielektrische Materialien, die zwischen dem äußeren Leiter und dem inneren Leiter befindlich angeordnet sind, wobei die dielektrischen Materialien ein nicht dissipatives dielektrisches Material und ein dissipatives dielektrisches Material einschließen.
Mikrowellenverbinder nach Anspruch 1, wobei der Mikrowellenverbinder für einen Betrieb im Bereich von 1 bis 20 GHz konzipiert ist.
Verbinder nach Anspruch 1, wobei das dissipative dielektrische Material mit einem Abschnitt des inneren Leiters in Kontakt steht, wobei der Abschnitt des inneren Leiters eine sich von einem anderen Abschnitt des inneren Leiters unterscheidende Abmessung besitzt, um ein Impedanzanpassen zu fördern.
Verbinder nach Anspruch 1, wobei das dissipative dielektrische Material eine wesentliche Gesamtheit eines Raums zwischen dem äußeren Leiter und dem inneren Leiter einnimmt.
Verbinder nach Anspruch 1, wobei das nicht dissipative dielektrische Material mindestens eines von Quarz, Silika und ferromagnetischen Partikeln aufweist.
Verbinder, aufweisend: einen äußeren Leiter; einen inneren Leiter mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Abschnitt, wobei der erste und der zweite Abschnitt gleiche Abmessungen besitzen und der dritte Abschnitt zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt befindlich angeordnet ist und eine andere Abmessung besitzt; ein gering dissipatives dielektrisches Material, das so angeordnet ist, dass es den zweiten Abschnitt des inneren Leiters umgibt; und ein dissipatives dielektrisches Material, das so angeordnet ist, dass es den dritten Abschnitt des inneren Leiters umgibt.
Verbinder nach Anspruch 6, wobei ein Verhältnis des gering dissipativen dielektrischen Materials zum dissipativen dielektrischen Material auf ein Maß eingestellt ist, das einer vordefinierten Dämpfungsgrenzfrequenz zugeordnet ist.
Verbinder nach Anspruch 6, wobei der äußere Leiter und der zweite Abschnitt des inneren Leiters eingerichtet sind, elektrisch mit einem äußeren Leiter bzw. einem inneren Leiter eines Koaxialkabels verbunden zu sein.
Verbinder nach Anspruch 6, wobei der erste und der zweite Abschnitt des inneren Leiters gleiche Durchmesser besitzen und der dritte Abschnitt des inneren Leiters einen anderen Durchmesser besitzt.
Verbinder nach Anspruch 6, wobei ein Durchmesser des dritten Abschnitts des inneren Leiters für ein Impedanzanpassen eingestellt ist.
Verbinder nach Anspruch 6, wobei das dissipative dielektrische Material Epoxidharz aufweist.
Verbinder nach Anspruch 11, wobei das dissipative dielektrische Material ferner ein aus mindestens einem von Quarz, Silika und ferromagnetischen Partikeln ausgebildetes Pulver aufweist.
Verbinder, aufweisend: einen ringförmigen äußeren Leiter; einen inneren Leiter, der innerhalb des ringförmigen Leiters angeordnet ist und einen ersten, einen zweiten und einen dritten Abschnitt besitzt, wobei der erste und der zweite Abschnitt gleiche Durchmesser besitzen und der dritte Abschnitt zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt befindlich angeordnet ist und einen anderen Durchmesser besitzt; ein nicht dissipatives dielektrisches Material, das so angeordnet ist, dass es den zweiten Abschnitt des inneren Leiters umgibt; und ein dissipatives dielektrisches Material, das so angeordnet ist, dass es den dritten Abschnitt des inneren Leiters umgibt.
Verbinder nach Anspruch 13, wobei ein Verhältnis des nicht dissipativen dielektrischen Materials zum dissipativen dielektrischen Material auf ein Maß eingestellt ist, das einer vordefinierten Dämpfungsgrenzfrequenz zugeordnet ist.
Verbinder nach Anspruch 13, wobei der erste Abschnitt des inneren Leiters eine Nadelkopfform besitzt.
Verbinder nach Anspruch 13, wobei der äußere Leiter und der zweite Abschnitt des inneren Leiters eingerichtet sind, elektrisch mit einem äußeren Leiter bzw. einem inneren Leiter eines Koaxialkabels verbunden zu sein.
Verbinder nach Anspruch 13, wobei ein Durchmesser des dritten Abschnitts des inneren Leiters für ein Impedanzanpassen eingestellt ist.
Verbinder nach Anspruch 13, wobei das dissipative dielektrische Material Epoxidharz aufweist.
Verbinder nach Anspruch 18, wobei das dissipative dielektrische Material ferner ein aus mindestens einem von Quarz, Silika und ferromagnetischen Partikeln ausgebildetes Pulver aufweist.
Verbinder nach Anspruch 18, wobei das dissipative dielektrische Material wesentliche Gesamtheit eines Raums zwischen dem äußeren Leiter und dem inneren Leiter einnimmt.
Verfahren zum Zusammenbauen eines Verbinders mit Leitern eines äußeren und eines inneren Leiters, wobei das Verfahren aufweist: Modifizieren eines Durchmessers eines Abschnitts des inneren Leiters; Pressen eines gering dissipativen dielektrischen Materials zwischen den äußeren und den inneren Leiter, sodass der Abschnitt des inneren Leiters freiliegt; und Aufbringen eines dissipativen dielektrischen Materials auf den freiliegenden Abschnitt des inneren Leiters.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Aufbringen ein Aufbringen des dissipativen dielektrischen Materials auf den freilegenden Abschnitt des inneren Leiters so aufweist, dass das dissipative dielektrische Material eine wesentliche Gesamtheit eines Raums zwischen dem äußeren und dem inneren Leiter einnimmt.
Verfahren zum Zusammenbauen eines Verbinders mit einem ringförmigen äußeren Leiter und einem innerhalb des äußeren Leiters angeordneten inneren Leiter, wobei das Verfahren aufweist: Modifizieren eines Durchmessers eines Abschnitts des inneren Leiters; Pressen eines gering dissipativen dielektrischen Materials zwischen den äußeren und den inneren Leiter, sodass der Abschnitt des inneren Leiters freiliegt; Aufbringen eines dissipativen dielektrischen Materials auf den freiliegenden Abschnitt des inneren Leiters; und Aushärten des dissipativen dielektrischen Materials.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei das Modifizieren des Durchmessers des Abschnitts des inneren Leiters ein Impedanzanpassen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei das Modifizieren des Durchmessers des Abschnitts des inneren Leiters aufweist: Berechnen von Übertragungscharakteristika des Verbinders; Ermitteln optimaler Übertragungscharakteristika aus einem Ergebnis des Berechnens; und Verringern des Durchmessers des Abschnitts des inneren Leiters gemäß einem Ergebnis des Ermittelns.