Radiofrequentiekabels (RF) en verbindingscomponenten spelen een cruciale, zij het onzichtbare, rol in kwantumcomputers en communicatie. Omdat de toestand van qubits extreem kwetsbaar is, kan zelfs de geringste externe interferentie ervoor zorgen dat ze hun superpositie-eigenschap (dat wil zeggen kwantumdecoherentie) verliezen. Daarom is de kerntaak van RF-kabels het leveren van nauwkeurige, stabiele microgolfaandrijfsignalen met ultra-lage-ruis voor qubits.
Concreet wordt de toepassing van RF-kabels in het kwantumveld geconfronteerd met extreem hoge technische eisen, wat aanleiding geeft tot een verscheidenheid aan geavanceerde -oplossingen:
I. Kerntoepassingsuitdagingen en technische vereisten
Om de beheersbaarheid van qubits in omgevingen met extreem lage- temperaturen te behouden, moeten kwantum-specifieke RF-verbindingscomponenten aan de volgende strenge normen voldoen:
Extreem laag verlies en weinig ruis: minimaliseert signaalverzwakking en faseruis, waardoor wordt voorkomen dat RF-ruis die wordt geïntroduceerd door thermische, magnetische of mechanische omgevingsbronnen de in de qubits opgeslagen informatie beschadigt.
Stabiliteit bij extreme temperaturen: Quantumcomputers werken doorgaans in omgevingen dichtbij het absolute nulpunt (lager dan 4K of zelfs 10 mK), en de kabels moeten de absolute stabiliteit van hun elektrische eigenschappen behouden over een breed temperatuurbereik, van kamertemperatuur tot extreem lage temperaturen.
Bestand tegen magnetische interferentie en niet-magnetisch ontwerp: om te voorkomen dat elektromagnetische interferentie rekenfouten veroorzaakt, moeten connectoren en kabels in kritieke signaalpadgebieden gebruik maken van niet-magnetische materialen om te voorkomen dat elektrische velden worden vervormd.
Bekabeling met hoge- frequentie en hoge-dichtheid: Naarmate de complexiteit van het systeem toeneemt, is ondersteuning voor hoge-frequentiebereiken van enkele GHz tot tientallen GHz vereist, terwijl connectoren een compacte vormfactor moeten hebben om zich aan te passen aan omgevingen met beperkte ruimte-.
II. Mainstream applicatieoplossingen en productvormen: Om deze uitdagingen aan te pakken heeft de industrie verschillende RF-transmissieoplossingen gelanceerd die specifiek zijn ontworpen voor kwantumtoepassingen:
1. Cryogene coaxkabels en speciale connectoren:
Cryogene supergeleidende RF-kabels: Binnenlandse bedrijven zoals Fujitec hebben met succes cryogene supergeleidende RF-kabels en aanverwante microgolfapparaten ontwikkeld, speciaal ontworpen voor stabiele signaaloverdracht en controle in omgevingen met extreem lage- temperaturen. Momenteel worden er kleine- batches geleverd aan binnenlandse onderzoeksinstituten.
Niobium-titaniumlegering/koper-nikkelkabels: Sommige gespecialiseerde fabrikanten hebben onafhankelijk supergeleidende niobium-titaniumlegeringskabels ontwikkeld met extreem lage thermische geleidbaarheid (tot 10⁻⁸ W/mK) en koper-nikkelkabels met lage thermische geleidbaarheid om te voldoen aan de thermische balansvereisten van cryogene kwantumcomputers. 1. geminiaturiseerde niet-magnetische Connectoren: Zoals de insteekconnectoren uit de SMP/SMPM-serie, deze zijn niet alleen compact en geschikt voor blinde koppeling, maar bieden ook niet-magnetische oplossingen op basis van speciale non-ferrometalen, die effectief bestand zijn tegen magnetische veldinterferentie.
2. RFoF-technologie (Radio Frequency Optical Fiber Transmission): Bij gedistribueerde kwantumnetwerken en kwantumcommunicatietests over lange- afstanden ondervinden traditionele coaxkabels aanzienlijke demping bij hoge frequenties. RFOF-oplossingen van bedrijven als OpticalZonu worden overgenomen door instellingen zoals het Duke Quantum Center. Deze technologie zet radiofrequentiesignalen om in optische signalen voor verzending in optische vezels, waardoor de signaalverzwakking honderd keer wordt verminderd in vergelijking met traditionele koperen kabels, met latentie tot op het niveau van nanoseconden, waardoor de betrouwbaarheid van de kwantumverstrengelingsdistributie en uiterst nauwkeurige netwerktests aanzienlijk worden verbeterd.
3. Op maat gemaakte flexibele kabelassemblages: Internationale fabrikanten zoals Radiall gebruiken technologieën zoals 3D-buigmachines om semi{2}}stijve of hoog- SHF-kabelassemblages voor kwantumcomputers aan te passen. Deze assemblages benadrukken dunheid, flexibiliteit en isolatie, waarbij gebruik wordt gemaakt van naadloze/soldeerloze processen om een hogere betrouwbaarheid te bieden, waardoor nauwkeurige routering in complexe kwantumsystemen mogelijk wordt.
