用于超导量子计算机系统的排线的制作方法

本申请涉及超导量子计算机，更具体地，涉及一种用于超导量子计算机系统的排线。

背景技术：

1、近年来，基于超导的量子计算技术发展迅速，成为目前大热且最为成熟的量子计算技术路线之一。超导量子计算芯片需要工作在稀释制冷机中以获得所需的极低温环境。对超导量子比特的操控和读取，一般采用的方式是将直流或微波控制信号通过合适的线路从室温引到低温量子芯片上。

2、随着量子比特数目的快速增长，所需的传输线路和微波元器件也随之增加，而稀释制冷机内部的空间通常有限且大型稀释制冷机造价昂贵。目前信号传输线路一般采用同轴线缆，同轴线缆的尺寸在未来较长时间内难以较大规模的实现更小型化设计，截面积大伴随着漏热大，且同轴线缆上很难直接集成滤波、衰减等微波元器件，导致稀释制冷机内线路数目上限只能达到约千数量级。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例提供了一种用于超导量子计算机系统的排线，包括：

2、柔性的印刷电路板，其中，上述印刷电路板上阵列排布有多个信号传输线；

3、多个滤波器，设置在上述印刷电路板内，且集成在多个上述信号传输线上；

4、多个衰减器，设置在上述印刷电路板内，且集成在多个上述信号传输线上；

5、至少一个连接件，安装在上述印刷电路板上，上述连接件用于将上述印刷电路板与外部的冷盘位置或量子芯片连接；

6、其中，在上述排线与上述冷盘连接的情况下，上述排线将第一温度下的控制信号引入至第二温度的量子芯片上，在上述冷盘的降温作用下通过集成在上述信号传输线上的滤波器和衰减器对上述控制信号进行降温和降噪处理。

7、根据本申请的实施例，上述印刷电路板包括：

8、三层金属层，其中，位于中间的金属层上形成有上述信号传输线，上述信号传输线包括共面波导传输线或带状线传输线；

9、至少两层介质基材，其中，相邻的两层上述金属层之间设置有至少一层上述介质基材；

10、其中，三层上述金属层上均匀设置有多个金属化过孔，上述金属化过孔用于保证三层上述金属层之间的隔离度性能。

11、根据本申请的实施例，上述滤波器包括以下至少一种：阶梯阻抗滤波器、短截线滤波器、椭圆函数滤波器和滤波器芯片；

12、其中，上述阶梯阻抗滤波器、上述短截线滤波器和上述椭圆函数滤波器通过改变上述信号传输线的截面形状以制成，上述滤波器芯片安装在最外侧的上述金属层上，并通过第一盲孔与中间的金属层连接。

13、根据本申请的实施例，上述衰减器通过上述印刷电路板上利用电阻浆料印刷t型或π型网络的信号传输线制成。

14、根据本申请的实施例，上述衰减器包括设置在最外侧的上述金属层上的衰减器芯片，上述衰减器芯片通过第二盲孔与中间的金属层连接；或者

15、利用具有损耗特性的材料制备上述信号传输线，以使得上述控制信号在上述信号传输线中传输的过程中发生损耗，从而实现上述衰减器的功能。

16、根据本申请的实施例，上述连接件包括连接器阵列和热沉组件中的至少一种。

17、根据本申请的实施例，排线还包括：

18、互连器件，其中，上述互连器件用于将上述排线与外部器件进行连接。

19、根据本申请的实施例，上述互连器件包括以下至少一种：连接器阵列和直接对准外压互联件。

20、根据本申请的实施例，上述连接器阵列包括弹针式连接器，上述弹针式连接器包括：

21、金属结构件，其中，上述金属结构件上间隔设置有多个第一通孔，在上述第一通孔的外侧设置有多个第二通孔；

22、多个信号弹簧针，一个上述第一通孔内设置一个上述信号弹簧针；

23、多个辅助件，一个辅助件通过包裹在上述信号弹簧针的外表面以使得上述信号弹簧针固定在上述第一通孔内，其中，上述辅助件、上述第一通孔和上述信号弹簧针同轴，上述辅助件包括绝缘子或吸波填充物；

24、多个接地弹簧针，一个上述第二通孔内设置一个上述接地弹簧针。

25、根据本申请的实施例，在对两个上述排线进行连接时，上述直接对准外压互联件包括：

26、第一压接组件，设置在一个上述排线的上方；

27、第二压接组件，设置在另一个上述排线的下方，其中，一个上述排线的部分位于另一个上述排线的上表面，两个排线通过第三盲孔将上述信号传输线传输的控制信号过渡到两个排线之间的重叠部分；

28、其中，通过挤压第一压接组件和第二压接组件使得两个排线之间形成信号通路，从而上述控制信号能够在两个排线中的信号传输线中传输。

29、根据本申请的实施例，通过在柔性印刷电路板上直接集成了滤波器和衰减器，取代了传统同轴线缆通过连接器级联分立微波元器件的方式，大大提升了传输线缆集成度，并减小了分立微波元器件通过连接器对接的信号不连续性，简化了安装工序，同时本申请的排线适用于实现排线中控制信号的跨温区传输。

技术特征：

1.一种用于超导量子计算机系统的排线，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的排线，其特征在于，所述印刷电路板包括：

3.根据权利要求2所述的排线，其特征在于，所述滤波器包括以下至少一种：阶梯阻抗滤波器、短截线滤波器、椭圆函数滤波器和滤波器芯片；

4.根据权利要求1所述的排线，其特征在于，所述衰减器通过所述印刷电路板上利用电阻浆料印刷t型或π型网络的信号传输线制成。

5.根据权利要求2所述的排线，其特征在于，所述衰减器包括设置在最外侧的所述金属层上的衰减器芯片，所述衰减器芯片通过第二盲孔与中间的金属层连接；或者

6.根据权利要求1所述的排线，其特征在于，所述连接件包括连接器阵列和热沉组件中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的排线，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求7所述的排线，其特征在于，所述互连器件包括以下至少一种：连接器阵列和直接对准外压互联件。

9.根据权利要求8所述的排线，其特征在于，所述连接器阵列包括弹针式连接器，所述弹针式连接器包括：

10.根据权利要求8所述的排线，其特征在于，在对两个所述排线进行连接时，所述直接对准外压互联件包括：

技术总结
本申请提供了一种用于超导量子计算机系统的排线，包括：柔性的印刷电路板，其中，印刷电路板上阵列排布有多个信号传输线；多个滤波器，设置在印刷电路板内，且集成在多个信号传输线上；多个衰减器，设置在印刷电路板内，且集成在多个信号传输线上；至少一个连接件，安装在印刷电路板上，连接件用于将印刷电路板与外部的冷盘位置或量子芯片连接；其中，在排线与冷盘连接的情况下，排线将第一温度下的控制信号引入至第二温度的量子芯片上，在冷盘的降温作用下通过集成在信号传输线上的滤波器和衰减器对控制信号进行降温和降噪处理。

技术研发人员：龚明,聂美娟,朱晓波,彭承志,潘建伟
受保护的技术使用者：合肥国家实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15