[发明专利]一种通用型稀释制冷机多通道可扩展型信号测量装置

说明书

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。

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。