一种柔性带状低温超导同轴线互连系统的制作方法

本发明涉及超导量子计算系统，特别涉及一种柔性带状低温超导同轴线互连系统。

背景技术：

1、超导量子计算的超低温微波互连系统，适应于接近绝对零度的超低温环境，具备气密封、传输通道密度高、模块化、射频传输损耗低、效果优良等特点，应用于超导量子计算的微波传输互连，作为跨多个工作温区的量子测控链路，在环境支撑系统内将量子计算芯片和量子计算测控系统互连起来。

2、虽然量子计算芯片比特数的在大幅增加，但国内可实用的稀释制冷机体积却未能同步增大，如何提高互连线密度，成为迫在眉睫的需求。

3、在现有的微波互连系统中，为了提高通道密度和量子计算规模，通常会采用单通道集成微波互连系统。然而，这种微波互连系统仍然存在一些问题。例如，链路体积大、通道密度小等；室温层和低温层之间，连接点多，可靠性低，容易出现断路或信号失真的情况；同时，装配和拆卸过程比较繁琐，不利于维护和升级。

技术实现思路

1、为解决背景技术中提到的技术问题，本发明提供了一种柔性带状低温超导同轴线互连系统。

2、本发明采用如下的技术方案：一种柔性带状低温超导同轴线互连系统，包括：

3、位于室温层的多芯气密微波互联模块，用于与量子计算测控系统连接；

4、位于20mk层以下低温层的红外滤波模块，用于与芯片封装盒进行连接；

5、位于制冷机系统环境内、温度范围位于20mk～300k层之间的带状线微波互连模块，用于连接多芯气密微波互联模块和红外滤波模块。

6、进一步地，所述多芯气密微波互联模块包括一对第一排插组件、以及与一对第一排插组件连接的密封微波集成模块；

7、所述第一排插组件的一端与密封微波集成模块连接，另一端与量子计算测控系统连接；

8、所述第一排插组件包括排插壳体以及设置在排插壳体上的微型射频连接器；

9、所述密封微波集成模块包含第一衰减器模块和密封法兰；

10、所述第一衰减器模块装配在密封法兰上；

11、所述第一衰减器模块与所述微型射频连接器连接。

12、进一步地，所述带状线微波互连模块包括依次首尾相连的多层互连模组；

13、多层所述互连模组分别设置在20mk～300k制冷层的冷盘上；

14、所述互连模组包括柔性带状线、设置在各层冷盘上的热沉单元、以及至少在第20mk层制冷层中设置的柔性带状低温同轴线组件；

15、所述柔性带状线依次穿过各制冷层及各制冷层上设置的热沉单元，其顶端穿过密封法兰连接所述第一衰减器模块，其末端连接所述红外滤波模块；

16、所述柔性带状线的中间段与柔性带状低温同轴线组件连接；

17、所述柔性带状低温同轴线组件包括相互连接的第二衰减器模块和高密度连接器；

18、所述第二衰减器模块与热沉单元装配在一起；

19、且在设置有带状柔性低温同轴线组件的制冷层中，所述柔性带状线的一端连接高密度连接器，另一端连接第二衰减器模块，形成闭合回路。

20、进一步地，所述高密度连接器包括若干排平行排列的孔位；所述若干排平行排列的孔位包括若干排单排孔位；每两排所述单排孔位之间间隙内设一排双排孔位；所述柔性带状线与高密度连接器连接的连接处设有连接在所述单排孔位与双排孔位之间间隙内的若干组引脚柱；每组所述引脚柱两端设置与对应排的孔位数量相适配的引线。

21、进一步地，所述位于3k～300k制冷层之间的柔性带状线采用cu柔性带状线整体设计；位于20mk～3k制冷层之间的柔性带状线采用铌钛超导柔性带状线整体设计。

22、进一步地，所述20mk～300k制冷层之间的柔性带状线均采用铌钛超导柔性带状线整体设计。

23、进一步地，所述柔性带状线包括最外层上下两层保护层、次外层上下两层屏蔽层、上下两层绝缘层、和中间一层中心导体。

24、进一步地，所述中心导体均匀分布。

25、进一步地，所述的红外滤波连接模块包括与红外滤波器；所述红外滤波器通过一对第二排插组件与芯片封装盒连接。

26、进一步地，所述热沉单元包括两块半圆冷板；二者之间采用弹性压片结构固定连接；所述柔性带状线穿插在压片缝隙内。与现有技术相比，本发明的优点在于：

27、本发明设计的柔性带状低温超导同轴线互连系统，从室温测控一体机的转接板到量子计算机芯片封装盒，整体布局实现高密度微波测控链路，实现了多芯整体插合，简化了装配和拆卸过程，提高了连接点的可靠性，有效地提高信号传输的稳定性和可靠性。

技术特征：

1.一种柔性带状低温超导同轴线互连系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的柔性带状低温超导同轴线互连系统，其特征在于，所述多芯气密微波互联模块包括一对第一排插组件、以及与一对第一排插组件连接的密封微波集成模块；

3.根据权利要求2所述的柔性带状低温超导同轴线互连系统，其特征在于，所述带状线微波互连模块包括依次首尾相连的多层互连模组；

4.根据权利要求3所述的柔性带状低温超导同轴线互连系统，其特征在于，所述高密度连接器(9)包括若干排平行排列的孔位；所述若干排平行排列的孔位包括若干排单排孔位(101)；每两排所述单排孔位(101)之间间隙内设一排双排孔位(102)；所述柔性带状线(8)与高密度连接器(9)连接的连接处设有连接在所述单排孔位(101)与双排孔位(102)之间间隙内的若干组引脚柱(103)；每组所述引脚柱(103)两端设置与对应排的孔位数量相适配的引线。

5.根据权利要求4所述的柔性带状低温超导同轴线互连系统，其特征在于，所述位于3k～300k制冷层之间的柔性带状线(8)采用cu柔性带状线整体设计；位于20mk～3k制冷层之间的柔性带状线(8)采用铌钛超导柔性带状线整体设计。

6.根据权利要求4所述的柔性带状低温超导同轴线互连系统，其特征在于，所述20mk～300k制冷层之间的柔性带状线(8)均采用铌钛超导柔性带状线整体设计。

7.根据权利要求5或6所述的柔性带状低温超导同轴线互连系统，其特征在于，所述柔性带状线(8)包括最外层上下两层保护层(81)、次外层上下两层屏蔽层(82)、上下两层绝缘层(83)、和中间一层中心导体(84)。

8.根据权利要求7所述的柔性带状低温超导同轴线互连系统，其特征在于，所述中心导体(84)均匀分布。

9.根据权利要求8所述的柔性带状低温超导同轴线互连系统，其特征在于，所述的红外滤波连接模块包括与红外滤波器(11)；所述红外滤波器(11)通过一对第二排插组件(12)与芯片封装盒(13)连接。

10.根据权利要求9所述的柔性带状低温超导同轴线互连系统，其特征在于，所述热沉单元(7)包括两块半圆冷板(14)；二者之间采用弹性压片结构固定连接；所述柔性带状线穿插在压片缝隙内。

技术总结
本发明一种柔性带状低温超导同轴线互联系统，包括位于室温层的多芯气密微波互联模块，用于与量子计算测控系统连接。位于20mK层以下低温层的红外滤波模块，用于与芯片封装盒进行连接。位于制冷机系统环境内、温度范围位于20mK～300K层之间的带状线微波互连模块，用于连接多芯气密微波互联模块和红外滤波模块。本发明从室温测控一体机的转接板到量子计算机芯片封装盒，整体布局实现高密度微波测控链路，实现了多芯整体插合，简化了装配和拆卸过程，提高了连接点的可靠性，有效地提高信号传输的稳定性和可靠性。

技术研发人员：张铭,范书亭,陆兆辉,薛叙,曹浩,许泽庆
受保护的技术使用者：安徽光纤光缆传输技术研究所（中国电子科技集团公司第八研究所）
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24