一种滤波系统和量子计算机

本公开涉及量子信息领域，更具体地，涉及一种滤波系统和量子计算机。

背景技术：

1、在基于半导体量子点的量子计算研究中，需要将量子芯片放置在极低的温度下，来降低热扰动对储存在量子芯片上的量子信息的影响。一个基于半导体量子点的量子计算机可以分为三个层级：经典层、经典-量子交互接口、量子层。经典层由经典计算机及运行在该层的程序组成，负责产生调控量子芯片的调控信号，经典-量子交互接口负责将调控信号尽可能无损的传输至量子层，量子层为基于半导体量子点的量子芯片，负责量子信息处理。

2、经典-量子交互接口中一种常见的噪声是由于室温端到低温段巨大的温度差从而形成的高频噪声，这些高频噪声会提升量子芯片的电子温度，从而降低调控线缆的信噪比，使待测信号淹没在噪声中，增加量子信息在处理过程中丢失的概率。在进行量子计算过程中，经典层设备需要对量子芯片进行精密的量子态调控。因此要求调控线缆中噪声尽可能小，调控线缆的信噪比尽可能的高，以提升量子态调控的保真度。

3、因此，有必要提出一种用于经典-量子交互接口的极低温滤波系统，来滤除调控线缆上的高频噪声。

技术实现思路

1、本公开的一个目的是提供一种至少能够解决上述技术问题之一的新技术方案。

2、根据本公开的第一方面，提供了一种滤波系统，所述滤波系统设置在稀释制冷机内靠近量子芯片的位置上，所述滤波系统包括模块化热沉结构、信号输入接口、信号输出接口、连接在所述信号输入接口和所述信号输出接口之间的至少一个滤波模块，所述至少一个滤波模块设置在所述模块化热沉结构内部；

3、所述至少一个滤波模块用于对通过所述信号输入接口所接收的调控信号进行滤波处理，并通过所述信号输出接口将滤波后的调控信号传输至所述量子芯片。

4、可选的，所述至少一个滤波模块包括rc滤波模块，所述rc滤波模块包括第一连接器、第二连接器、至少一个rc滤波器和第一电路板，所述第一连接器、所述第二连接器、所述rc滤波器均设置在所述第一电路板上，所述至少一个rc滤波器串联连接在所述第一连接器和所述第二连接器之间。

5、可选的，所述rc滤波模块还包括lc滤波器，所述lc滤波器设置在所述第一电路板上，且所述lc滤波器与所述至少一个rc滤波器串联连接在所述第一连接器和所述第二连接器之间。

6、可选的，所述至少一个滤波模块包括lc滤波模块，所述lc滤波模块包括第三连接器、第四连接器、至少一个lc滤波器和第二电路板，所述第三连接器、所述第四连接器、所述至少一个lc滤波器均设置在所述第二电路板上，所述至少一个lc滤波器串联连接在所述第三连接器和所述第四连接器之间。

7、可选的，所述至少一个滤波模块包括铜粉滤波模块，所述铜粉滤波模块包括第五连接器、第六连接器和第三电路板，所述第三电路板包括基板、印制在所述基板上且连接在所述第五连接器和所述第六连接器之间的铜线、及涂覆在所述铜线上的混合物，所述混合物由环氧树脂和铜粉组成。

8、可选的，所述混合物还由铁粉或不锈钢粉组成。

9、可选的，所述模块化热沉结构包括底板和顶盖，所述至少一个滤波模块设置在所述底板和所述顶盖之间，所述底板上设置有与每一滤波模块对应的槽位，以将对应的滤波模块放置在对应的槽位中。

10、可选的，所述至少一个滤波模块的尺寸相同，所述底板上与每一滤波模块对应的槽位的尺寸相同。

11、根据本公开的第二方面，提供了一种量子计算机，包括经典计算机、稀释制冷机、设置在所述稀释制冷机内部的量子芯片、以及根据本公开第一方面所述的滤波系统。

12、可选的，所述模块化热沉结构与稀释制冷机内靠近所述量子芯片的混合腔室固定在一起。

13、通过本公开的实施例，将滤波系统设置在稀释制冷机内靠近量子芯片的位置上，并将滤波系统中的滤波模块设置在模块化热沉结构内部，可以在保证为稀释制冷机内增加的热负载在其制冷功率内的前提下，降低调控信号传输电路的热噪声和耦合的高频噪声。

14、通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

技术特征：

1.一种滤波系统，其特征在于，所述滤波系统设置在稀释制冷机内靠近量子芯片的位置上，所述滤波系统包括模块化热沉结构、信号输入接口、信号输出接口、连接在所述信号输入接口和所述信号输出接口之间的至少一个滤波模块，所述至少一个滤波模块设置在所述模块化热沉结构内部；

2.根据权利要求1所述的滤波系统，其特征在于，所述至少一个滤波模块包括rc滤波模块，所述rc滤波模块包括第一连接器、第二连接器、至少一个rc滤波器和第一电路板，所述第一连接器、所述第二连接器、所述rc滤波器均设置在所述第一电路板上，所述至少一个rc滤波器串联连接在所述第一连接器和所述第二连接器之间。

3.根据权利要求2所述的滤波系统，其特征在于，所述rc滤波模块还包括lc滤波器，所述lc滤波器设置在所述第一电路板上，且所述lc滤波器与所述至少一个rc滤波器串联连接在所述第一连接器和所述第二连接器之间。

4.根据权利要求1所述的滤波系统，其特征在于，所述至少一个滤波模块包括lc滤波模块，所述lc滤波模块包括第三连接器、第四连接器、至少一个lc滤波器和第二电路板，所述第三连接器、所述第四连接器、所述至少一个lc滤波器均设置在所述第二电路板上，所述至少一个lc滤波器串联连接在所述第三连接器和所述第四连接器之间。

5.根据权利要求1所述的滤波系统，其特征在于，所述至少一个滤波模块包括铜粉滤波模块，所述铜粉滤波模块包括第五连接器、第六连接器和第三电路板，所述第三电路板包括基板、印制在所述基板上且连接在所述第五连接器和所述第六连接器之间的铜线、及涂覆在所述铜线上的混合物，所述混合物由环氧树脂和铜粉组成。

6.根据权利要求5所述的滤波系统，其特征在于，所述混合物还由铁粉或不锈钢粉组成。

7.根据权利要求1所述的滤波系统，其特征在于，所述模块化热沉结构包括底板和顶盖，所述至少一个滤波模块设置在所述底板和所述顶盖之间，所述底板上设置有与每一滤波模块对应的槽位，以将对应的滤波模块放置在对应的槽位中。

8.根据权利要求7所述的滤波系统，其特征在于，所述至少一个滤波模块的尺寸相同，所述底板上与每一滤波模块对应的槽位的尺寸相同。

9.一种量子计算机，其特征在于，包括经典计算机、稀释制冷机、设置在所述稀释制冷机内部的量子芯片、以及根据权利要求1至8中任一项所述的滤波系统。

10.根据权利要求9所述的量子计算机，其特征在于，所述模块化热沉结构与稀释制冷机内靠近所述量子芯片的混合腔室固定在一起。

技术总结
本公开提供了一种滤波系统和量子计算机，涉及量子信息领域，所要解决的技术问题是如何滤除由于室温端到低温段巨大的温度差从而形成的高频噪声，所述滤波系统设置在稀释制冷机内靠近量子芯片的位置上，所述滤波系统包括模块化热沉结构、信号输入接口、信号输出接口、连接在所述信号输入接口和所述信号输出接口之间的至少一个滤波模块，所述至少一个滤波模块设置在所述模块化热沉结构内部；所述至少一个滤波模块用于对通过所述信号输入接口所接收的调控信号进行滤波处理，并将滤波后的调控信号传输至所述量子芯片。这样，可以在保证为稀释制冷机内增加的热负载在其制冷功率内的前提下，降低调控信号传输电路的热噪声和耦合的高频噪声。

技术研发人员：吴志远,黄少云,李亦欣,周正,马玉娇
受保护的技术使用者：北京大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16