Kable i elementy łączące o częstotliwości radiowej (RF) odgrywają kluczową, choć niewidoczną, rolę w obliczeniach kwantowych i komunikacji. Ponieważ stan kubitów jest niezwykle delikatny, nawet najmniejsza interferencja zewnętrzna może spowodować utratę przez nie właściwości superpozycji (tj. dekoherencji kwantowej). Dlatego głównym zadaniem kabli RF jest dostarczanie precyzyjnych, stabilnych i bardzo-niskich-szumów sygnałów mikrofalowych napędzających kubity.
W szczególności zastosowanie kabli RF w polu kwantowym wiąże się z niezwykle wysokimi wymaganiami technicznymi, co skutkuje szeregiem najnowocześniejszych-rozwiązań:
I. Podstawowe wyzwania związane z aplikacją i wymagania techniczne
Aby zachować możliwość sterowania kubitami w środowiskach o ekstremalnie niskich-temperaturach, kwantowe-komponenty wzajemnych połączeń RF muszą spełniać następujące rygorystyczne normy:
Wyjątkowo niska strata i niski poziom szumu: Minimalizacja tłumienia sygnału i szumu fazowego, zapobieganie uszkodzeniu informacji przechowywanych w kubitach przez szum RF wprowadzany przez środowiskowe źródła termiczne, magnetyczne lub mechaniczne.
Stabilność w ekstremalnych temperaturach: Komputery kwantowe zwykle działają w środowiskach bliskich zera absolutnego (poniżej 4 K lub nawet 10 mK), a kable muszą utrzymywać absolutną stabilność swoich właściwości elektrycznych w szerokim zakresie temperatur, od temperatury pokojowej do ekstremalnie niskich temperatur.
Odporność na zakłócenia magnetyczne i konstrukcja niemagnetyczna: aby zapobiec powodowaniu błędów obliczeniowych przez zakłócenia elektromagnetyczne, złącza i kable w krytycznych obszarach ścieżki sygnału muszą być wykonane z materiałów nie-magnetycznych, aby zapobiec zniekształceniom pola elektrycznego.
Okablowanie o wysokiej-częstotliwości i{1}}gęstości: w miarę wzrostu złożoności systemu wymagana jest obsługa-zakresów wysokich częstotliwości od kilku GHz do kilkudziesięciu GHz, a złącza muszą mieć kompaktową obudowę, aby dostosować się do środowisk-o ograniczonej przestrzeni.
II. Główne rozwiązania aplikacyjne i formy produktów: Aby sprostać tym wyzwaniom, w branży wprowadzono kilka rozwiązań w zakresie transmisji RF specjalnie zaprojektowanych do zastosowań kwantowych:
1. Kriogeniczne kable koncentryczne i złącza specjalne:
Nadprzewodzące kriogeniczne kable RF: Krajowe firmy, takie jak Fujitec, z powodzeniem opracowały kriogeniczne nadprzewodzące kable RF i powiązane urządzenia mikrofalowe, zaprojektowane specjalnie z myślą o stabilnej transmisji i sterowaniu sygnałem w środowiskach-o ekstremalnie niskich temperaturach. Dostawy-w małych partiach są obecnie dostarczane do krajowych instytutów badawczych.
Kable-niobowe/stopy tytanu/miedzi-niklowe: niektórzy wyspecjalizowani producenci niezależnie opracowali kable z nadprzewodnikowego-stopu tytanu/niobu o wyjątkowo niskiej przewodności cieplnej (do 10⁻⁸ W/mK) i kable miedziane-niklowe o niskiej przewodności cieplnej, aby spełnić wymagania równowagi cieplnej kriogenicznych obliczeń kwantowych. 1. Zminiaturyzowane Złącza nie-magnetyczne: takie jak złącza wciskane-serii SMP/SMPM, są one nie tylko kompaktowe i nadają się do łączenia na ślepo, ale oferują także rozwiązania nie-magnetyczne oparte na specjalnych-metalach nieżelaznych, skutecznie przeciwstawiając się zakłóceniom pola magnetycznego.
2. Technologia RFoF (transmisja światłowodowa o częstotliwości radiowej): w rozproszonych sieciach kwantowych i testach komunikacji kwantowej-na duże odległości tradycyjne kable koncentryczne wykazują znaczne tłumienie przy wysokich częstotliwościach. Rozwiązania RFOF takich firm jak OpticalZonu są wdrażane przez instytucje takie jak Duke Quantum Center. Technologia ta przekształca sygnały o częstotliwości radiowej na sygnały optyczne do transmisji w światłowodach, zmniejszając tłumienie sygnału 100 razy w porównaniu z tradycyjnymi kablami miedzianymi, z opóźnieniami do poziomu nanosekund, co znacznie poprawia wierność rozkładu splątania kwantowego i-precyzyjne testowanie sieci.
3. Niestandardowe elastyczne zespoły kabli: Międzynarodowi producenci, tacy jak Radill, wykorzystują technologie, takie jak giętarki 3D, do dostosowywania półsztywnych lub{3}}wysokiej częstotliwości zespołów kabli SHF do komputerów kwantowych. Zespoły te kładą nacisk na cienkość, elastyczność i izolację, wykorzystując procesy bezszwowe/bez lutowania, aby zapewnić wyższą niezawodność, umożliwiając w ten sposób precyzyjne prowadzenie w złożonych systemach kwantowych.
