微波电路的信号连接器制造技术

在一个实施例中，一种设备包括在第一稀释冰箱阶段中的第一高密度接口，第一高密度接口被配置为接收第一组传输线。在本发明专利技术的一个实施例中，一种设备包括在第二稀释冰箱阶段中的第二高密度接口，第二高密度接口被配置为接收第二组传输线。在一个实施例中，一种设备包括印刷电路板，印刷电路板被配置为在第一稀释冰箱阶段和第二稀释冰箱阶段之间传送微波信号，第一高密度接口和第二高密度接口耦合到印刷电路板。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微波电路的信号连接器
本专利技术总体上涉及一种用于信号连接器的设备，电路设计方法和电路构造系统。更具体地，本专利技术涉及用于在低温温度范围内操作的微波电路的信号连接器的设备，方法和系统。
技术介绍
在下文中，除非在使用时明确区分，否则短语中的“Q”前缀指示该词或短语在量子计算上下文中的引用。分子和亚原子粒子遵循量子力学定律，这是物理学的一个分支，探索物理世界如何在最基本的层级上工作。在此级别上，粒子以奇异的方式运行，同时处于多个状态，并且与其他很远的粒子进行交互。量子计算利用这些量子现象来处理信息。我们今天使用的计算机被称为经典计算机(在本文中也称为“常规”计算机或常规节点或“CN”)。常规计算机使用采用半导体材料和技术制造的常规处理器，半导体存储器以及磁或固态存储设备，这就是所谓的冯·诺依曼体系结构。特别地，常规计算机中的处理器是二进制处理器，即，对以1和0表示的二进制数据进行操作。量子处理器(q-处理器)使用纠缠的量子位器件(在本文中简称为“量子位”，多个“量子位”)的奇异性质来执行计算任务。在量子力学运行的特定领域中，物质粒子可以以多种状态存在-例如“开”状态，“关”状态以及“开”和“关”状态同时存在。在使用半导体处理器进行的二进制计算仅限于仅使用开和关状态(在二进制代码中等于1和0)的情况下，量子处理器利用这些物质的量子状态来输出可用于数据计算的信号。常规计算机以位为单位对信息进行编码。每个位可以取值为1或0。这些1和0充当开/关的开关，最终驱动计算机功能。另一方面，量子计算机是基于量子位的，量子位是根据量子物理学的两个关键原理进行操作的：叠加和纠缠。叠加意味着每个量子位可以同时表示1和0。纠缠是指叠加中的量子位可以以非经典的方式相互关联；也就是说，一个的状态(无论是1还是0或两者都可以)取决于另一个的状态，纠缠在一起的两个量子位比它们被单独对待时有更多的信息可以确定。使用这两个原理，量子位用作更复杂的信息处理器，使量子计算机能够以允许它们解决使用传统计算机难以解决的难题的方式运行。IBM已成功构建并演示了使用超导量子位的量子处理器的可操作性(IBM是InternationalBusinessMachinesCorporation在美国和其他国家/地区的注册商标)。超导量子位包括约瑟夫森结。约瑟夫森结是通过用非超导材料分隔两个薄膜超导金属层而形成的。当超导层中的金属变得超导时-例如通过将金属温度降低到指定的低温温度，电子对可以从一个超导层通过非超导层隧穿到另一超导层。在一个量子位中，作为分散非线性电感器的约瑟夫森结与一个或多个构成非线性微波振荡器的电容性器件并联电耦合。振荡器的谐振/跃迁频率由量子位电路中的电感和电容值确定。除非明确区分，否则对术语“量子位”的任何引用都是对采用约瑟夫森结的超导量子位电路的引用。由量子位处理的信息以微波频率范围内的微波信号/光子的形式被携带或传输。微波信号被捕获，处理和分析，以解密其中编码的量子信息。读出电路是与量子位耦合以捕获，读取和测量量子位的量子状态的电路。读出电路的输出是可由q-处理器用于执行计算的信息。超导量子位具有两个量子态--|0>和|1>。这两个状态可以是原子的两个能量状态，例如，超导人造原子(超导量子位)的基态(|g>)和第一激发态(|e>)。其他示例包括核或电子自旋的上自旋和下自旋，晶体缺陷的两个位置以及量子点的两个状态。由于系统具有量子性质，因此这两种状态的任何组合都是允许的和有效的。为了使使用量子位的量子计算可靠，量子电路(q-电路)，例如量子位本身，与量子位相关联的读出电路以及量子处理器的其他部分，不得改变量子位的能量状态，例如通过以任何显着方式注入或耗散能量或影响量子位的|0>和|1>状态之间的相对相位。在使用量子信息进行操作的任何电路上的这种操作约束都需要在制造用于此类电路的半导体和超导结构时进行特殊考虑。当前可用的超导量子电路是使用在超低温下(例如，在约10-100毫开尔文(mK)或约4K)下超导的材料形成的。用于控制，操作和测量量子电路的电子电路通常位于容纳超导量子电路的稀释冰箱的外部。冰箱外的温度通常约为300K(室温)。当前可用的超导量子电路通常在微波频率范围内操作。微波信号/脉冲用于初始化，操纵，控制和测量超导q-电路中的超导量子位。为了在冰箱外部的外部电子电路与冰箱内部的超导量子电路之间传递这些微波信号，稀释冰箱内部使用了微波传输线。同轴线是可以携带这些微波信号的传输线的一个示例。当前可用的稀释冰箱是低温设备，可用于将样品/设备冷却至毫开尔文的温度。但是，冰箱内部从室温到毫开尔文的温度的转变并不是突然或骤然的。为了促进温度转变和冷却操作，稀释冰箱由保持在不同环境温度下的多个热隔离阶段(stage)(在本文中简称为“阶段”，多个“阶段”)组成。例如，普通的商用稀释冰箱在冰箱内部有5个温度阶段，分别为40K，4K，0.7K，0.1K，0.01K(也称为基本阶段)。为了简化讨论，我们在下面集中讨论冰箱内部的输入线。由隔热材料形成的过渡板将稀释冰箱的阶段分开。为了保持冰箱内部不同阶段之间的温差，通常的做法是使用有损耗的传输线在两个连续的阶段之间进行连接。说明性实施例认识到，每个量子位在每个稀释冰箱的阶段中都需要至少一条相应的传输线，以便测量相应量子位的状态。通常，过渡板具有多种用途：它们在阶段之间提供热隔离，为两个连续阶段之间的传输线提供视线(LOS)端口的连接点。LOS端口是在过渡板上形成的端口，可用于相邻稀释冰箱阶段中传输线之间的连接。当前可用的LOS端口通常是过渡版中的七厘米乘七厘米的正方形端口或直径为七厘米的端口。当前可用的过渡板具有多达9个LOS端口，每个端口允许50-300个传输线连接。高密度接口提供连接点或引脚的网格阵列，配置为接收大量传输线。例如，单个高密度接口可以配置为接收至少十条传输线。高密度接口提供屏蔽，以防止相邻线路之间的串扰。说明性实施例认识到在LOS端口处可用商用信号连接器瓶颈。例如，在大多数情况下，传输线通过LOS端口从一个稀释冰箱阶段过渡到下一稀释冰箱阶段。说明性实施例认识到LOS端口的大小和数量限制了可用于传输线连接的空间。随着量子位的数量增加，传输线的数量也因此增加，因此，LOS端口的数量和大小也必须增加，以适应相邻稀释冰箱阶段之间的信号连接。说明性实施例认识到稀释冰箱的尺寸限制了LOS端口的数量和尺寸。但是，增加稀释冰箱的尺寸会增加材料和能源成本。相反，在过渡板上的相同可用区域和布置中容纳更多数量的LOS端口会导致间距减小，从而增加相邻线路之间的串扰。需要使用当前可用的LOS尺寸和过渡板尺寸来增加每个LOS端口处的传输线连接数量。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种用于构造信号连接器电路的信号连接器设备，电路设计方法和系统。在一个实施例中，一种设备包括在第一稀释冰箱阶段中的第一高密度接口，第一高密度接口被配置为接收第一组传输线。在本专利技术的一个实施例中，一种设备包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于微波电路的信号连接器，包括：/n第一稀释冰箱阶段中的第一高密度接口，配置为接收第一组传输线；/n第二稀释冰箱阶段中的第二高密度接口，配置为接收第二组传输线；以及/n印刷电路板，配置为在第一稀释冰箱阶段和第二稀释冰箱阶段之间传送微波信号，第一高密度接口和第二高密度接口耦合到印刷电路板。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181109 US 16/186,1571.一种用于微波电路的信号连接器，包括：
第一稀释冰箱阶段中的第一高密度接口，配置为接收第一组传输线；
第二稀释冰箱阶段中的第二高密度接口，配置为接收第二组传输线；以及
印刷电路板，配置为在第一稀释冰箱阶段和第二稀释冰箱阶段之间传送微波信号，第一高密度接口和第二高密度接口耦合到印刷电路板。


2.根据权利要求1所述的信号连接器，还包括：
第二印刷电路板，配置为在第一稀释冰箱阶段和第二稀释冰箱阶段之间传送微波信号。


3.根据权利要求2所述的信号连接器，其中第二印刷电路板耦合到印刷电路板。


4.根据权利要求1所述的信号连接器，其中印刷电路板还包括：
配置为承载微波信号的一组通孔，该组通孔的长度约为对应的微波信号波长的十分之一。


5.根据权利要求4所述的信号连接器，其中将通孔配置为在第一高密度接口和第二高密度接口之间承载微波信号。


6.根据权利要求4所述的信号连接器，还包括：
一组接地通孔，每个接地通孔在印刷电路板上与每个信号通孔间隔开相应微波信号波长的大约长度。


7.根据权利要求1所述的信号连接器，其中第一组传输线是二十条传输线。


8.根据权利要求1所述的信号连接器，其中印刷电路板包括交替的介电层和导电层。


9....

【专利技术属性】
技术研发人员：S·B·奥利瓦德斯，P·古曼，N·T·布龙，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US