Радіочастотні (РЧ) кабелі та з’єднувальні компоненти відіграють вирішальну, хоча й невидиму, роль у квантових обчисленнях і зв’язку. Оскільки стан кубітів надзвичайно крихкий, навіть найменше зовнішнє втручання може спричинити втрату ними властивості суперпозиції (тобто квантової декогеренції). Тому основним завданням радіочастотних кабелів є забезпечення точних, стабільних і над-низьких-шумних мікрохвильових сигналів для кубітів.
Зокрема, застосування радіочастотних кабелів у квантовому полі стикається з надзвичайно високими технічними вимогами, що породжує низку передових-рішень:
I. Основні проблеми застосування та технічні вимоги
Щоб підтримувати керованість кубітів у надзвичайно низьких{0}}температурних середовищах, квантові-компоненти радіочастотного з’єднання мають відповідати таким суворим стандартам:
Надзвичайно низькі втрати та низький рівень шуму: мінімізація загасання сигналу та фазового шуму, запобігання радіочастотному шуму, створюваному тепловими, магнітними чи механічними джерелами навколишнього середовища, від пошкодження інформації, що зберігається в кубітах.
Стабільність при екстремальних температурах: квантові комп’ютери зазвичай працюють в середовищах, близьких до абсолютного нуля (нижче 4 К або навіть 10 мК), і кабелі повинні підтримувати абсолютну стабільність своїх електричних характеристик у широкому діапазоні температур від кімнатної до надзвичайно низьких температур.
Стійкий до магнітних перешкод і не-магнітний дизайн: щоб електромагнітні перешкоди не спричиняли обчислювальних помилок, з’єднувачі та кабелі в критичних зонах шляху сигналу мають використовувати не-магнітні матеріали, щоб уникнути спотворення електричного поля.
Кабелі високої-частоти та-щільності. Зі збільшенням складності системи потрібна підтримка діапазонів високих-частот від кількох ГГц до десятків ГГц, тоді як з’єднувачі мають мати компактний форм-фактор, щоб адаптуватися до середовища-з обмеженим простором.
II. Основні прикладні рішення та форми продукту: Щоб вирішити ці проблеми, галузь запустила кілька рішень радіочастотної передачі, спеціально розроблених для квантових програм:
1. Кріогенні коаксіальні кабелі та спеціальні з’єднувачі:
Кріогенні надпровідні радіочастотні кабелі: вітчизняні компанії, такі як Fujitec, успішно розробили кріогенні надпровідні радіочастотні кабелі та пов’язані з ними мікрохвильові пристрої, спеціально розроблені для стабільної передачі сигналу та керування в середовищах із надзвичайно низькою-температурою. Малосерійні-наразі постачаються вітчизняним науково-дослідним інститутам.
Кабелі з ніобієвого-титанового сплаву/мідно-нікелевих кабелів: деякі спеціалізовані виробники незалежно розробили надпровідні кабелі з ніобій-титанового сплаву з надзвичайно низькою теплопровідністю (до 10⁻⁸ Вт/мК) і мідно-нікелеві кабелі з низькою теплопровідністю, щоб відповідати вимогам теплового балансу кріогенних квантів обчислення. 1. Мініатюрні не-магнітні з’єднувачі: такі як вставні-з’єднувачі серії SMP/SMPM, вони не лише компактні та придатні для сліпого з’єднання, але також пропонують не-магнітні рішення на основі спеціальних кольорових-металів, які ефективно протистоять перешкодам магнітного поля.
2. Технологія RFoF (радіочастотна оптична передача): у розподілених квантових мережах і-квантовому зв’язку на великих відстанях традиційні коаксіальні кабелі зазнають значного затухання на високих частотах. Рішення RFOF від таких компаній, як OpticalZonu, застосовують такі установи, як Duke Quantum Center. Ця технологія перетворює радіочастотні сигнали в оптичні сигнали для передачі в оптичних волокнах, зменшуючи затухання сигналу в 100 разів порівняно з традиційними мідними кабелями, із затримкою до рівня наносекунд, що значно покращує точність розподілу квантової заплутаності та високо-точне тестування мережі.
3. Індивідуальні гнучкі кабельні збірки: такі міжнародні виробники, як Radiall, використовують такі технології, як тривимірні згинальні машини, щоб налаштувати напів-жорсткі або високо{3}}частотні НВЧ кабельні збірки для квантових комп’ютерів. Ці збірки підкреслюють тонкість, гнучкість та ізоляцію, використовуючи безшовні/безпайкові процеси для забезпечення більш високої надійності, що забезпечує точну маршрутизацію в складних квантових системах.
