滤波器、量子测控系统以及量子计算机的制作方法

1.本技术属于量子计算领域，尤其是量子测控技术领域，特别地，本技术涉及滤波器、量子测控系统以及量子计算机。


背景技术：

2.量子计算是一种遵循量子力学规律调控基本信息单元进行计算的新型计算模式。经典计算的基本信息单元是经典比特，量子计算的基本信息单元是量子比特，经典比特只能处于一种状态，即0或1，而基于量子力学态叠加原理，量子比特的状态可以处于多种可能性的叠加状态，因而量子计算的计算效率远远超过经典计算的计算效率。
3.量子芯片需要工作在极低温环境，极低温环境可以有效降低环境噪声带来的影响。为了操控最底层的量子比特，需要有携带量子测控信号的线路穿过最底层的制冷盘通入最底层的混合室(mixedchamber，mxc)。同时，在线路上还需要施加滤波器对量子测控信号进行滤波处理。在现有技术中，由于稀释制冷机的内部空间有限，且随着未来量子芯片比特数的扩展，所需的滤波器的数量也将大幅度增加，数量众多的滤波器难以在稀释制冷机内部有限的空间内进行安装。同时，现有的滤波器截止频率单一，导致应用场景有限，不能满足量子计算机中各类信号中对于信号频率的抑制需求。


技术实现要素：

4.本技术的目的是提供一种滤波器、量子测控系统以及量子计算机，以解决现有技术中的不足，它能够提高集成度，减少占用稀释制冷机内部的空间，且能够对多路不同信号的信号频率进行抑制，满足操作过程中不同通道的滤波需求。
5.为实现上述目的，第一方面，本实用新型提供了一种滤波器，其特征在于，包括：
6.多个基板；
7.集成于每个所述基板上的滤波模块，所述滤波模块对多种频率的量子测控初始信号进行滤波处理，输出多种量子测控信号；
8.封装壳体，所述封装壳体内开设有多个用于安装多个所述基板的安装区。
9.可选的，所述滤波模块集成于所述基板的双面。
10.可选的，所述滤波模块包括多种频率段的滤波电路；
11.各所述滤波电路均用于对相同频率的所述量子测控初始信号进行滤波处理，输出所述量子测控信号。
12.可选的，多种所述滤波电路中至少有一种是多阶滤波电路。
13.可选的，所述多阶滤波电路为rc滤波电路。
14.可选的，所述封装壳体包括：安装件、第一固定件以及第二固定件；
15.所述安装件位于所述第一固定件以及所述第二固定件之间，所述安装件靠近所述第一固定件的一侧以及靠近所述第二固定件的一侧均开设有用于安装所述基板的所述安装区。
16.可选的，所述第一固定件以及所述第二固定件靠近所述安装件的一侧均开设有用于容置与所述滤波模块连接的转接器件的容置空间，所述容置空间与所述安装区以及所述封装壳体的外部相连通。
17.可选的，所述封装壳体还包括两个限位件；
18.两个所述限位件分别位于所述安装件与所述第一固定件之间以及所述安装件与所述第二固定件之间，均用于固定所述基板。
19.第二方面，本实用新型提供一种量子测控系统，包括本实用新型第一方面提供的所述滤波器。
20.第三方面，本实用新型提供一种量子计算机，包括本实用新型第二方面提供的所述量子测控系统以及量子芯片。
21.与现有技术相比，本技术提出的滤波器，滤波器包括：多个基板；集成于每个所述基板上的滤波模块，所述滤波模块对多种频率的量子测控初始信号进行滤波处理，输出多种量子测控信号；封装壳体，所述封装壳体内开设有多个用于安装多个所述基板的安装区。本技术提出的滤波器通过在基板上集成能够对多种频率的量子测控初始信号进行滤波处理的滤波模块，以满足量子计算机中各类量子测控信号中对于信号频率的抑制需求，同时，在封装壳体内开设多个安装区，安装多个基板，提高集成度，减少占用稀释制冷机内部的空间。
22.本技术提出的量子测控系统以及量子计算机，采用本技术提出的滤波器，因此与所述滤波器具有相同的有益效果。
附图说明
23.图1为本技术实施例提供的滤波器的爆炸示意图；
24.图2为本技术实施例提供的滤波器的基板的示意图；
25.图3为本技术实施例提供的封装壳体的结构示意图；
26.图4为本技术实施例提供的封装壳体的安装件的结构示意图；
27.图5为本技术实施例提供的封装壳体的第一固定件或第二固定件的结构示意图1；
28.图6为本技术实施例提供的封装壳体的限位件的结构示意图；
29.图7为本技术实施例提供的封装壳体的第一固定件或第二固定件的结构示意图2。
30.附图标记说明：1－基板；11－滤波模块；12－转接模块；21－安装件；22－第一固定件；23－第二固定件；24－限位件；25－螺钉；26－第一凹槽；27－容置空间；28－第二凹槽；29－第三凹槽；111－滤波电路；112－转接单元；211－安装区；212－第四凹槽；213－第五凹槽；214－第一通孔；241－第二通孔；242－第三通孔。
具体实施方式
31.下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能解释为对本技术的限制。
32.以下详细描述仅是说明性的，并不旨在限制实施例和/或实施例的应用或使用。此外，无意受到前面的“背景技术”或“申请创造内容”部分或“具体实施方式”部分中呈现的任何明示或暗示信息的约束。
33.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，现在参考附图描述一个或多个实施例，其中，贯穿全文相似的附图标记用于指代相似的组件。在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节，以便提供对一个或多个实施例的更透彻的理解。然而，很明显，在各种情况下，可以在没有这些具体细节的情况下实践一个或多个实施例，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
34.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
35.量子芯片需要工作在极低温环境，极低温环境可以有效降低环境噪声带来的影响。为了操控最底层的量子比特，需要有携带量子测控信号的线路穿过最底层的制冷盘通入最底层的混合室(mixedchamber，mxc)。同时，在线路上还需要施加滤波器对量子测控信号进行滤波处理。在现有技术中，由于稀释制冷机的内部空间有限，且随着未来量子芯片比特数的扩展，所需的滤波器的数量也将大幅度增加，数量众多的滤波器难以在稀释制冷机内部有限的空间内进行安装。同时，现有的滤波器截止频率单一，导致应用场景有限，不能满足量子计算机中各类信号中对于信号频率的抑制需求。
36.有鉴于此，本技术的实施例提出一种滤波器、量子测控系统以及量子计算机，以解决现有技术中的不足，它能够提高集成度，减少占用稀释制冷机内部的空间，且能够对多路不同信号的信号频率进行抑制，满足操作过程中不同通道的滤波需求。
37.结合图1以及图2所示，本技术实施例提供一种滤波器，包括：多个基板1；本技术提供的滤波器中包括多个基板1，能够集成更多的滤波模块11，集成度更高，以此实现实际操作过程中不同通道的滤波需求。需要说明的一点是，多个基板1的形状、大小、材质等参数可以相同也可以异同，具体视滤波器的实际需求决定，在此不做具体限定。
38.集成于每个基板1上的滤波模块11，滤波模块11对多种频率的量子测控初始信号进行滤波处理，输出多种量子测控信号；不同于现有技术中，只能对某种单一频率的信号进行滤波处理，本技术提供的滤波器中，滤波模块11能够对多种不同频率的量子测控初始信号进行滤波处理，以此实现对量子计算机中各类信号对于信号频率的抑制需求。在本技术实施例中，滤波模块11集成于每个基板1的排布可以相同也可以异同，具体根据量子测控系统中对于各个量子测控初始信号的滤波需求决定，在此不做具体限定。
39.封装壳体，封装壳体内开设有多个用于安装多个基板1的安装区211。封装壳体的设置能够避免基板1以及集成于基板1上的滤波模块11出现损坏，同时，封装壳体内开设有多个用于安装多个基板1的安装区211，能够将集成度大大提高，更加充分利用稀释制冷机内部有限的空间。
40.与现有技术的不同之处在于，本技术提出的滤波器，包括：多个基板1；集成于每个基板1上的滤波模块11，滤波模块11对多种频率的量子测控初始信号进行滤波处理，输出多种量子测控信号；封装壳体，封装壳体内开设有多个用于安装多个基板1的安装区211。本申
请提出的滤波器通过在基板1上集成能够对多种频率的量子测控初始信号进行滤波处理的滤波模块11，以满足量子计算机中各类量子测控信号中对于信号频率的抑制需求，同时，在封装壳体内开设多个安装区211，安装多个基板1，提高集成度，减少占用稀释制冷机内部的空间。
41.作为一种优选的实施方式，为了提高集成度，以及考虑到基板1上的空间限制，滤波模块11集成于基板1的双面。值得说明的一点是，在一些其他的实施方式中，也可以将滤波模块11仅集成于基板1的某一面上，在此不做具体限定，可以根据实际情况进行选用。
42.在本技术实施例中，滤波模块11包括多种频率段的滤波电路，各所述滤波电路均用于对相同频率的所述量子测控初始信号进行滤波处理，输出所述量子测控信号。每种频率段的滤波电路对应一种频率的量子测控初始信号，对该量子测控初始信号进行滤波处理。多种频率段的滤波电路能够对多种不同频率的量子测控初始信号进行滤波处理，以此实现对量子计算机中各类信号对于信号频率的抑制需求。
43.具体的，多种滤波电路中至少有一种是多阶滤波电路。多阶滤波电路的滤波效果更好，多阶滤波电路在对信号进行滤波处理时，在到达截止频率后有着更快的衰减速率，衰减的效果更好。
44.更具体的，多阶滤波电路为rc滤波电路。rc滤波电路在量子计算机中，对于量子测控初始信号中的直流信号的滤波效果更好。
45.作为一种优选方案，在本技术实施例中的滤波电路中，电阻优选为厚膜电阻以及c0g/np0型号的电容元件，能够确保在室温以及极低温的环境均能保持稳定，从而保证了滤波效果的稳定性。
46.如图2所示，值得说明的一点是，多种滤波电路111无法直接与传输各种量子测控初始信号的信号线直接连接，传输各种量子测控初始信号的信号线需要通过转接器件与多种滤波电路111连接。因此，在本技术提出的滤波器中，滤波模块11还包括位于多种滤波电路111两侧的两个转接单元112，且多种滤波电路的两端均与两个转接单元112电连接。转接器件与转接单元112连接，以此实现滤波器与传输各种量子测控初始信号的信号线的连接。
47.结合图1、图2、图3以及图4所示，在本技术实施例提出的滤波器中，封装壳体包括：安装件21、第一固定件22以及第二固定件23；第一固定件2以及第二固定件3的设置能够对安装件1进行较为牢固的固定安装，提高整体结构的稳定性。
48.安装件21位于第一固定件22以及第二固定件23之间，安装件21靠近第一固定件22的一侧以及靠近第二固定件23的一侧均开设有用于安装基板1的安装区211。安装件21靠近第一固定件22的一侧以及靠近第二固定件23的一侧均开设有用于安装基板1的安装区211，能够在安装件21的两侧均进行基板1的封装，相比较现有技术，能够将封装能力提高一倍。
49.值得说明的一点是，在安装件21的两侧开设的安装区211可以相同也可以异同，具体根据所封装的基板1的大小、形状以及集成于基板1上的滤波模块11上的信号处理元件的排布决定，在此不做具体限定。
50.为了使得整个封装壳体在进行封装过程中的紧凑性以及严密性，安装区211内开设有多个用于容置滤波模块11中的信号处理元件的第四凹槽212。
51.如图5所示，作为一种更优选的实施方式，针对基板1的两面均集成有滤波模块11的情况，第一固定件22以及第二固定件23靠近安装件21的一侧均开设有多个用于容置滤波
模块11中的信号处理元件的第二凹槽28，以此确保整个结构的严密性。
52.在本技术实施例提出的滤波器的封装壳体中，第一固定件22以及第二固定件23靠近安装件21的一侧均开设有用于容置与滤波模块11连接的转接器件的容置空间27，容置空间27与安装区211以及封装壳体的外部相连通。由于稀释制冷机中需要安装的线路以及器件较多，且空间有限，因此在安装或拆卸时易损坏转接器件，因此在第一固定件22以及第二固定件23上开设与安装区211以及封装壳体外部相连通的容置空间27，能够对转接器件进行较为充分的保护，有效的避免出现转接器件的损坏，影响量子计算机的正常工作。
53.具体的，容置空间27为从第一固定件22和/或第二固定件23的任意边缘到中心的方向开设的第六凹槽。在滤波器中，基板上集成的滤波模块11中的转接单元112通常集成于基板1的两端，因此，从第一固定件22和/或第二固定件23的任意边缘到中心的方向开设第六凹槽能够与转接单元相契合，达到保护转接器件的目的，同时此种开设容置空间27的方式较为简便。
54.值得说明的一点是，在一些其他的具体实施方式中，若滤波器上的转接单元112集成于基板1的中间位置或者与边缘较远的位置，也可以在第一固定件22和/或第二固定件23上开设通孔，形成容置转接器件的容置空间27，以此实现对转接器件的保护。
55.结合图1、图2以及图6所示，封装壳体还包括两个限位件24；两个限位件24分别位于安装件21与第一固定件22之间以及安装件21与第二固定件23之间，均用于固定基板1。两个限位件24的设置，能够更加灵活的对基板1进行安装与拆卸，且能够对基板1进行较为牢固的固定。
56.值得说明的一点是，采用两个限位件24进行对基板1的固定方式，仅为一种实施例，在一些其他的实施方式中，也可以取消两个限位件24的设置，使用粘贴等方式进行基板1的固定，此处不做具体限定，可根据实际情况进行选择。
57.优选的，为了达到更好的限位以及固定的效果，两个限位件24与其所对应的安装区211的轮廓形状相同，能够使得配合更加紧密，且安装或者拆卸时更加方便，整体结构更加紧凑稳定。
58.两个限位件24上还开设有多个第二通孔241。由于滤波器的基板1上集成的滤波模块11包括多个信号处理元件，因此，在限位件24上开设多个第二通孔241能够供滤波模块11中的信号处理元件穿过，避免对信号处理元件造成挤压，防止出现信号处理元件的损坏。
59.作为一种优选的实施方式，两个限位件24均可拆卸连接于安装件21。可拆卸安装的固定连接方式更加灵活，基于两个限位件24可拆卸连接于安装件21，能够根据实际需求更加便利的进行滤波器中的基板1的安装与拆卸。
60.具体而言，在本技术的实施例中，两个限位件24均通过螺钉25进行两个限位件24与安装件21之间的固定连接。更具体的，限位件24上开设有多个用于固定的第三通孔242，在安装件21上与第三通孔242相对应的位置开设有多个第一通孔214。螺钉25贯穿第三通孔242以及第一通孔214以此实现限位件24与安装件21的固定连接。采用螺钉25的固定方式，操作较为简便。在一些其他的具体实施方式中，也可通过螺栓、粘贴等其他的可拆卸连接方式，在此不做具体限定，可根据实际情况进行具体选用。
61.结合图4以及图5所示，由于本技术提出的滤波器的一些工作条件在稀释制冷机的内部，为了降低量子芯片可能受到的环境噪声，稀释制冷机中需要进行抽真空处理，因此，
对于本技术提出的滤波器也需要进行抽真空的处理。有鉴于此，安装件21靠近第一固定件22的一侧上以及靠近第二固定件23的一侧上均开设有多个排布于安装区211外周的第五凹槽213，第五凹槽213用于抽真空。更优选的，第一固定件22以及第二固定件23靠近安装件21的一侧上靠近边缘的位置开设有多个第三凹槽29。从多个位置进行抽真空处理，能够使得抽真空更加彻底，以此为量子芯片提供更加适宜的工作环境。
62.如图7所示，在本技术的实施例中，第一固定件22以及第二固定件23远离安装件21的一侧均开设有第一凹槽26。本技术的实施例提出的滤波器固定安装于稀释制冷机的热沉上，由于需要安装的数量较多，且稀释制冷机的热沉的承载能力有限，因此，在第一固定件22以及第二固定件23远离安装件21的一侧开设第一凹槽26，以此实现轻质化的效果，减轻滤波器的重量，增加集成度。
63.值得说明的一点是，本技术实施例提出的滤波器的封装壳体的材质采用紫铜镀金。紫铜镀金的材质能够兼顾导热性能与经济性，性价比较高。
64.综上所述，本技术提出的滤波器，包括：多个基板1；集成于每个基板1上的滤波模块11，滤波模块11对多种频率的量子测控初始信号进行滤波处理，输出多种量子测控信号；封装壳体，封装壳体内开设有多个用于安装多个基板1的安装区211。本技术提出的滤波器通过在基板1上集成能够对多种频率的量子测控初始信号进行滤波处理的滤波模块11，以满足量子计算机中各类量子测控信号中对于信号频率的抑制需求，同时，在封装壳体内开设多个安装区211，安装多个基板1，提高集成度，减少占用稀释制冷机内部的空间。
65.基于同一发明构思，本实用新型还提供一种量子测控系统，具有本实用新型提供的滤波器，因此同样具备提高集成度，减少占用稀释制冷机内部的空间，且能够对多路不同信号的信号频率进行抑制，满足操作过程中不同通道的滤波需求的功能。
66.基于同一申请构思，本实用新型实施例还提出一种量子计算机，包括上述特征描述中任一项所述的量子测控系统以及量子芯片，因此同样具备提高集成度，减少占用稀释制冷机内部的空间，且能够对多路不同信号的信号频率进行抑制，满足操作过程中不同通道的滤波需求的功能。
67.以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。