一种应用于超导量子芯片的制冷方法及量子计算装置与流程

本发明涉及量子计算，特别涉及一种应用于超导量子芯片的制冷方法及量子计算装置。

背景技术：

1、随着传统芯片上的元件的尺寸不断缩小，芯片的性能不断提高。但芯片上的元件如晶体管存在最小尺寸极限，当元件的尺寸达到纳米级别时，量子隧道效应的存在会显著降低计算机的计算结果。因此，计算速度和计算过量指数提升的量子芯片成为日后研究的主攻方向。

2、量子芯片基于量子纠缠实现其优异的性能。现有的量子芯片类型主要有三种，分别为超导、半导体和离子阱量子芯片。其中，超导量子芯片需要在超低温环境下工作，温度越低，量子芯片的性能越优异，越稳定。但是，目前缺乏能够为超导量子芯片提供毫开温度的方法和装置。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种应用于超导量子芯片的制冷方法及量子计算装置，能够为超导量子芯片提供超低温的计算环境。

2、第一方面，本发明实施例提供一种应用于超导量子芯片的制冷方法，包括：

3、制备第一壳体和第二壳体；其中，所述第二壳体与所述第一壳体通过导热板连接，超导量子芯片的一个面与所述导热板朝向所述第一壳体内部的面贴合；

4、分别对所述第一壳体和所述第二壳体进行抽真空处理以使所述第一壳体和所述第二壳体中均为真空环境；

5、向所述第二壳体内部施加电场以捕获所述第二壳体中预设的带电微球；其中，所述带电微球带有荧光标记；

6、采集所述带电微球释放的荧光信息；其中，所述荧光信息包括荧光的强度；

7、根据所述荧光信息调节所述电场以减弱所述带电微球的振动，为所述超导量子芯片提供超低温环境。

8、在一种可能的设计中，所述根据所述荧光信息调节所述电场以减弱所述带电微球的振动，包括：

9、根据所述荧光信息的实时变化判断所述带电微球的实时振动方向；

10、根据所述带电微球的实时振动方向调节所述电场以减弱所述带电微球的振动。

11、在一种可能的设计中，在所述分别对所述第一壳体和所述第二壳体进行抽真空处理以使所述第一壳体和所述第二壳体中均为真空环境之后，在向所述第二壳体内部施加电场以捕获所述第二壳体中预设的带电微球之前，还包括：

12、根据所述带电微球的直径选择所述电场的最大可变频率和最大场强。

13、第二方面，本发明实施例还提供了一种量子计算装置，包括超导量子芯片、第一壳体、第二壳体、抽真空装置、电场装置、荧光接收装置和控制装置；其中，所述第二壳体与所述第一壳体通过导热板连接，所述超导量子芯片的一个面与所述导热板朝向所述第一壳体内部的面贴合；

14、所述抽真空装置用于分别对所述第一壳体和所述第二壳体进行抽真空处理以使所述第一壳体和所述第二壳体中均为真空环境；

15、所述电场装置用于向所述第二壳体内部施加电场以捕获所述第二壳体中预设的带电微球，所述带电微球标记有荧光；

16、所述荧光接收装置用于采集荧光信息，所述荧光信息包括荧光的强度；

17、所述控制装置用于接收所述第二壳体中的所述荧光信息；

18、所述控制装置用于根据所述荧光信息调节所述电场装置的电场以减弱所述带电微球的振动，为所述超导量子芯片提供超低温环境。

19、在一种可能的设计中，所述带电微球为直径400纳米的带电玻璃微球。

20、在一种可能的设计中，所述第二壳体为6个板体构成的长方体，所述量子计算装置包括两个所述荧光接收装置，两个所述荧光接收装置分别设置在所述第二壳体互相垂直的两个板体内壁上。

21、在一种可能的设计中，所述导热板朝向所述第二壳体的一面设置有红外反射膜；

22、所述导热板朝向所述第一壳体的一面设置有红外透射膜。

23、在一种可能的设计中，构成第二壳体的板体中，除导热板以外的板体具有防辐射绝热功能。

24、在一种可能的设计中，所述除导热板以外的板体的制备材料为防辐射绝热材料。

25、在一种可能的设计中，所述除导热板以外的板体为复合板材，所述复合板材由外到内依次是绝热材料和防辐射材料。

26、本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：

27、在本发明的实施例中，首先制备第一壳体和第二壳体，第一壳体和第二壳体共用导热板，即导热板既是形成第一壳体的板体，又是形成第二壳体的板体。超导量子芯片贴合固定在导热板朝向第一壳体的面上，即超导量子芯片位于第一壳体中。对第一壳体和第二壳体抽真空，以初步降低第一壳体和第二壳体内的温度，同时，真空环境能够在制得超低温后，减少温度的散失。第二壳体中设置有带电微球，带电微球活动设置在第二壳体的靶位上。施加电场捕获带电微球，可以在捕获带电微球后调节电场带动带电微球至第二壳体的预设位置。标记荧光的带电微球会释放荧光，采集第二壳体中的荧光信息，根据荧光信息调节电场抑制带电微球振动以制造超低温环境。如此，第二壳体中处于超低温环境，第一壳体中的超导量子芯片的热量传递给导热板，导热板具有导热速度快，热辐射能力强的性质，导热板通过热传递接收超导量子芯片的热量，然后通过热辐射的方式传递给带电微球，带电微球吸收热量后振动的趋势增强，通过调节电场抑制带电微球的振动以消减带电微球的运动趋势，进而达到降温的目的。

技术特征：

1.一种应用于超导量子芯片的制冷方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述荧光信息调节所述电场以减弱所述带电微球的振动，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述分别对所述第一壳体和所述第二壳体进行抽真空处理以使所述第一壳体和所述第二壳体中均为真空环境之后，在向所述第二壳体内部施加电场以捕获所述第二壳体中预设的带电微球之前，还包括：

4.一种量子计算装置，其特征在于，包括超导量子芯片（1）、第一壳体（2）、第二壳体（5）、抽真空装置、电场装置（6）、荧光接收装置和控制装置；其中，所述第二壳体（5）与所述第一壳体（2）通过导热板连接，所述导热板既形成所述第一壳体（2），又形成所述第二壳体（5），所述超导量子芯片（1）的一个面与所述导热板朝向所述第一壳体（2）内部的面贴合；

5.根据权利要求4所述的量子计算装置，其特征在于，所述带电微球（7）为直径400纳米的带电玻璃微球。

6.根据权利要求4所述的量子计算装置，其特征在于，所述第二壳体为6个板体构成的长方体，所述量子计算装置包括两个所述荧光接收装置，两个所述荧光接收装置分别设置在所述第二壳体（5）互相垂直的两个板体内壁上。

7.根据权利要求4所述的量子计算装置，其特征在于，所述导热板朝向所述第二壳体（5）的一面设置有红外反射膜；

8.根据权利要求4所述的量子计算装置，其特征在于，构成第二壳体（5）的板体中，除导热板以外的板体具有防辐射绝热功能。

9.根据权利要求8所述的量子计算装置，其特征在于，所述除导热板以外的板体的制备材料为防辐射绝热材料。

10.根据权利要求8所述的量子计算装置，其特征在于，所述除导热板以外的板体为复合板材，所述复合板材由外到内依次是绝热材料和防辐射材料。

技术总结
本发明涉及量子计算技术领域，特别涉及一种应用于超导量子芯片的制冷方法及量子计算装置。该方法包括：制备第一壳体和第二壳体；分别对所述第一壳体和所述第二壳体进行抽真空处理以使所述第一壳体和所述第二壳体中均为真空环境；向所述第二壳体内部施加电场以捕获所述第二壳体中预设的带电微球；其中，所述带电微球带有荧光标记；采集所述带电微球释放的荧光信息；其中，所述荧光信息包括荧光的强度；根据所述荧光信息调节所述电场以减弱所述带电微球的振动，为所述超导量子芯片提供超低温环境。本发明实施例提供了一种应用于超导量子芯片的制冷方法及量子计算装置，能够为超导量子芯片提供超低温的计算环境。

技术研发人员：王嘉诚,张少仲,张栩
受保护的技术使用者：中诚华隆计算机技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13