一种能够提供稳定低温环境的量子计算装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及量子计算技术领域，特别涉及一种能够提供稳定低温环境的量子计算装置。该装置包括量子芯片、壳体、低温装置、支撑结构和测温装置；低温装置为量子芯片提供低温环境；支撑结构一端连接所述壳体内壁，一端连接所述量子芯片，量子芯片通过支撑结构设置在壳体中；测温装置包括超导测温部、导线部、电源、电流表、电压表和显示部，超导测温部与量子芯片贴合，超导测温部通过导线部与电源连接形成电路，电流表用于测量电路的电流，电压表用于测量电路的电压，显示装置用于实时采集电路的电阻，并根据电路的电阻显示出量子芯片的温度是否在安全区间内。本发明专利技术实施例提供的量子计算装置，能够为量子芯片提供稳定的低温环境。能够为量子芯片提供稳定的低温环境。能够为量子芯片提供稳定的低温环境。

【技术实现步骤摘要】
一种能够提供稳定低温环境的量子计算装置


[0001]本专利技术涉及量子计算
，特别涉及一种能够提供稳定低温环境的量子计算装置。

技术介绍

[0002]随着传统芯片上的元件的尺寸不断缩小，芯片的性能不断提高。但芯片上的元件如晶体管存在最小尺寸极限，当元件的尺寸达到纳米级别时，量子隧道效应的存在会显著降低计算机的计算结果。因此，计算速度和计算过量指数提升的量子芯片成为日后研究的主攻方向。
[0003]量子芯片基于量子纠缠实现其优异的性能。但是，量子芯片对其工作环境要求十分高。因此，量子计算装置中的量子芯片需要在稳定的低温环境中运行。
[0004]目前，缺乏一种能够为量子芯片提供稳定的低温环境的量子计算装置。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供了一种能够提供稳定低温环境的量子计算装置，能够为量子芯片提供稳定的低温环境。
[0006]本专利技术实施例提供一种能够提供稳定低温环境的量子计算装置，包括量子芯片、壳体、低温装置、支撑结构和测温装置；所述低温装置用于为所述量子芯片提供低温环境；所述支撑结构一端连接所述壳体内壁，一端连接所述量子芯片，所述量子芯片通过所述支撑结构设置在所述壳体中；所述测温装置包括超导测温部、导线部、电源、电流表、电压表和显示部，所述超导测温部与所述量子芯片贴合，所述超导测温部通过所述导线部与所述电源连接形成电路，所述电流表用于测量所述电路的电流，所述电压表用于测量所述电路的电压，所述显示装置用于实时采集所述电路的电阻，并根据所述电路的电阻显示出所述量子芯片的温度是否在安全区间内。
[0007]在一种可能的设计中，所述超导测温部包括绝缘连接部和超导部，所述超导部通过所述绝缘连接部固定在所述量子芯片上，所述超导部的制备材料包括超导材料，所述绝缘连接部的制备材料包括导热绝缘材料。
[0008]在一种可能的设计中，所述超导部包括依次连接的多条超导临界温度不同的条状超导体。
[0009]在一种可能的设计中，所述电路的电阻包括第一电阻值和第二电阻值，所述第一电阻值为所述超导测温部达到最高安全使用温度时，所述电路的电阻的值，所述第二电阻值为所述超导测温部超导后，所述电路的电阻的值；所述显示装置根据所述电路的电阻输出安全值，所述安全值通过如下公式计算得到：
Q=100%
‑
(R
‑
R2)/(R1
‑
R2)其中，Q为所述安全值，R为所述电路的电阻，R1为所述第一电阻值，R2为所述第二电阻值。
[0010]在一种可能的设计中，所述支撑结构包括由内到外依次套设的第一套管、第二套管和第三套管，所述第一套管、所述第二套管和所述第三套管之间通过各自的端口处连接，所述第一套管包括第一端口和第二端口，所述第二套管包括第三端口和第四端口，所述第三套管包括第五端口和第六端口，所述第一端口、所述第三端口和所述第五端口均朝向所述壳体内壁，所述第二端口、所述第四端口和所述第六端口均朝向所述量子芯片，所述第一端口与所述壳体的内壁连接，所述第二端口与所述第四端口连接，所述第三端口与所述第五端口连接，所述第六端口与所述量子芯片连接。
[0011]在一种可能的设计中，所述第一套管、所述第二套管和所述第三套管均为垂直于壳体内壁的管体，所述第二端口和所述第四端口之间与所述第三端口和所述第五端口之间均通过连接件连接。
[0012]在一种可能的设计中，所述第一套管的截面半径由所述第一端口到所述第二端口逐渐增大，所述第二套管的截面半径由所述第四端口向所述第三端口逐渐增大，所述第三套管的截面半径由所述第五端口向所述第六端口逐渐增大。
[0013]在一种可能的设计中，所述第六端口与所述量子芯片之间通过绝热橡胶圈连接。
[0014]在一种可能的设计中，所述支撑结构的制备材料包括低导热高强度的陶瓷复合材料。
[0015]本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：在本专利技术的实施例中，将量子芯片放置在壳体中，低温装置为壳体中的量子芯片提供稳定的低温环境。为了减少冷量的损耗，需要在壳体内抽真空，还需要减少量子芯片与壳体的接触面积，因此，通过支撑结构将量子芯片悬空固定在壳体内部，支撑结构既能提供稳定的支撑性能，又能减少量子芯片的冷量损耗。具体地，支撑结构减少量子芯片的冷量损耗来自两个方面，首先，支撑结构具有一定长度，长度越长，越有利于防止冷量损耗，其次，支撑结构与量子芯片和壳体的接触面积小，同样能够减少冷量损耗。为了保证量子芯片的安全运行环境，需要对量子芯片进行温度监控，现有的温度计中，部分无法适应超低温的环境，部分结构复杂，线路较多，占用空间较大。因此，本申请设计了测温装置来实现超低温的测量。测温装置包括超导测温部、导线部、电源、电流表、电压表和显示部。超导测温部与量子芯片贴合，超导测温部的温度即为量子芯片的温度。通过采集电压表和电流表的值能够计算出电路的电阻值，由于超导材料制得的超导测温部的电阻会随着温度的变化而变化，因此，测得的电路的电阻也会随温度变化而变化，显示部根据电路的电阻值能够得到量子芯片的温度情况，进而实现量子芯片的温度监测功能。此外，超导测温部为条带状或线状，占用空间小。根据量子芯片的工作温度可以选择适合超临界温度的超导材料制备超导测温部。
[0016]需要说明的是，本实施例的量子计算装置还包括导线，导线的一端穿过壳体与量子芯片连接，另一端与外部的微波脉冲装置、信号接收装置等设备连接。低温流体管道中流经的低温流体可以是液氢，可以是液氮，还可以是液氦。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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。
[0018]图1是本专利技术实施例提供的一种能够提供稳定低温环境的量子计算装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种支撑结构的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的另一种支撑结构的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种周期排列层的结构示意图。
[0019]图中：1
‑
量子芯片；11
‑
芯片主体；12
‑
支撑连接部；2
‑
壳体；3
‑
低温流体管道；31
‑
管道部；32
‑
传热部；321
‑
屏蔽部分；321a
‑
第一圆环；321b
‑
正六边形环；321c
‑
第二圆环；322
‑
导热绝缘部分；4
‑
支撑结构；41
‑
第一套管；42
‑
第二套管；43
‑
第三套管；44
‑
连接件；51
‑
超导测温部；52
‑
导线部。
具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能够提供稳定低温环境的量子计算装置，其特征在于，包括量子芯片（1）、壳体（2）、低温装置、支撑结构（4）和测温装置；所述低温装置用于为所述量子芯片提供低温环境；所述支撑结构（4）一端连接所述壳体（2）内壁，一端连接所述量子芯片（1），所述量子芯片（1）通过所述支撑结构（4）设置在所述壳体（2）中；所述测温装置包括超导测温部（51）、导线部（52）、电源、电流表、电压表和显示部，所述超导测温部（51）与所述量子芯片（1）贴合，所述超导测温部（51）通过所述导线部（52）与所述电源连接形成电路，所述电流表用于测量所述电路的电流，所述电压表用于测量所述电路的电压，所述显示装置用于实时采集所述电路的电阻，并根据所述电路的电阻显示出所述量子芯片（1）的温度是否在安全区间内。2.根据权利要求1所述的量子计算装置，其特征在于，所述超导测温部（51）包括绝缘连接部和超导部，所述超导部通过所述绝缘连接部固定在所述量子芯片上，所述超导部的制备材料包括超导材料，所述绝缘连接部的制备材料包括导热绝缘材料。3.根据权利要求2所述的量子计算装置，其特征在于，所述超导部包括依次连接的多条超导临界温度不同的条状超导体。4.根据权利要求1所述的量子计算装置，其特征在于，所述电路的电阻包括第一电阻值和第二电阻值，所述第一电阻值为所述超导测温部（51）达到最高安全使用温度时，所述电路的电阻的值，所述第二电阻值为所述超导测温部（51）超导后，所述电路的电阻的值；所述显示装置根据所述电路的电阻输出安全值，所述安全值通过如下公式计算得到：Q=100%
‑
(R
‑
R2)/(R1
‑
R2)其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王嘉诚，张少仲，张栩，
申请(专利权)人：中诚华隆计算机技术有限公司，
类型：发明
国别省市：