สายเคเบิลความถี่วิทยุ (RF) และส่วนประกอบเชื่อมต่อระหว่างกันมีบทบาทสำคัญในการประมวลผลและการสื่อสารควอนตัมแม้ว่าจะมองไม่เห็นก็ตาม เนื่องจากสถานะของคิวบิตนั้นเปราะบางมาก แม้แต่การรบกวนจากภายนอกเพียงเล็กน้อยก็สามารถทำให้พวกเขาสูญเสียคุณสมบัติการซ้อนทับของมันได้ (เช่น การลดความสอดคล้องของควอนตัม) ดังนั้น งานหลักของสายเคเบิล RF คือการจัดเตรียมสัญญาณไดรฟ์ไมโครเวฟที่มีสัญญาณรบกวน-ต่ำ-ที่แม่นยำ เสถียร และเสียงรบกวนต่ำเป็นพิเศษสำหรับคิวบิต
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การใช้สายเคเบิล RF ในสนามควอนตัมต้องเผชิญกับข้อกำหนดทางเทคนิคที่สูงมาก ทำให้เกิดโซลูชันที่ล้ำสมัย-มากมาย:
I. ความท้าทายในการใช้งานหลักและข้อกำหนดทางเทคนิค
เพื่อรักษาความสามารถในการควบคุมคิวบิตในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ-มาก ส่วนประกอบการเชื่อมต่อระหว่างกันของ RF เฉพาะควอนตัม- จะต้องเป็นไปตามมาตรฐานที่เข้มงวดต่อไปนี้:
การสูญเสียต่ำมากและสัญญาณรบกวนต่ำ: ลดการลดทอนสัญญาณและสัญญาณรบกวนเฟสให้เหลือน้อยที่สุด ป้องกันสัญญาณรบกวน RF ที่เกิดจากแหล่งความร้อน แม่เหล็ก หรือกลไกจากสิ่งแวดล้อมไม่ให้ทำลายข้อมูลที่จัดเก็บไว้ในคิวบิต
ความเสถียรที่อุณหภูมิสูง: โดยทั่วไปคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะทำงานในสภาพแวดล้อมใกล้กับศูนย์สัมบูรณ์ (ต่ำกว่า 4K หรือ 10mK) และสายเคเบิลจะต้องรักษาเสถียรภาพที่สมบูรณ์ของคุณสมบัติทางไฟฟ้าตลอดช่วงอุณหภูมิที่กว้างตั้งแต่อุณหภูมิห้องไปจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำมาก
การออกแบบที่ทนต่อการรบกวนด้วยแม่เหล็กและไม่ใช่-แม่เหล็ก:เพื่อป้องกันการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าไม่ให้ทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการคำนวณ ขั้วต่อและสายเคเบิลในพื้นที่เส้นทางสัญญาณวิกฤติต้องใช้วัสดุที่ไม่ใช่-แม่เหล็กเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีการบิดเบือนของสนามไฟฟ้า
การเดินสายความถี่สูง-และสูง-:เมื่อความซับซ้อนของระบบเพิ่มขึ้น จำเป็นต้องมีการรองรับช่วงความถี่สูง-ตั้งแต่หลาย GHz ถึงหลายสิบ GHz ในขณะที่ตัวเชื่อมต่อต้องมีฟอร์มแฟคเตอร์ขนาดกะทัดรัดเพื่อปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่มีพื้นที่จำกัด-
ครั้งที่สอง โซลูชันแอปพลิเคชันกระแสหลักและรูปแบบผลิตภัณฑ์: เพื่อจัดการกับความท้าทายเหล่านี้ อุตสาหกรรมได้เปิดตัวโซลูชันการส่งผ่าน RF หลายตัวที่ออกแบบมาสำหรับการใช้งานควอนตัมโดยเฉพาะ:
1. สายโคแอกเซียลไครโอเจนิกและตัวเชื่อมต่อพิเศษ:
สายเคเบิล RF ตัวนำยิ่งยวดแบบไครโอเจนิก:บริษัทในประเทศ เช่น Fujitec ประสบความสำเร็จในการพัฒนาสายเคเบิล RF ตัวนำยิ่งยวดแบบไครโอเจนิกส์และอุปกรณ์ไมโครเวฟที่เกี่ยวข้อง ซึ่งออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการส่งผ่านและการควบคุมสัญญาณที่เสถียรในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ-มาก ขณะนี้มีการจัดหาอุปกรณ์ชุดเล็ก-ให้กับสถาบันวิจัยในประเทศ
ไนโอเบียม-โลหะผสมไทเทเนียม/ทองแดง-สายเคเบิลนิกเกิล: ผู้ผลิตเฉพาะทางบางรายได้พัฒนาสายเคเบิลโลหะผสมไทเทเนียม-ตัวนำยิ่งยวดอย่างอิสระโดยมีค่าการนำความร้อนต่ำมาก (สูงถึง 10⁻⁸ W/mK) และทองแดงที่มีค่าการนำความร้อนต่ำ-สายเคเบิลนิกเกิลเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดสมดุลทางความร้อนของการประมวลผลควอนตัมแบบแช่แข็ง. 1. ย่อขนาด ตัวเชื่อมต่อที่ไม่ใช่-แม่เหล็ก:เช่นตัวเชื่อมต่อซีรีส์ SMP/SMPM แบบพุช- ไม่เพียงแต่มีขนาดกะทัดรัดและเหมาะสำหรับการผสมพันธุ์แบบตาบอดเท่านั้น แต่ยังนำเสนอโซลูชันที่ไม่ใช่-แม่เหล็กซึ่งใช้โลหะที่ไม่ใช่เหล็กพิเศษ- ซึ่งต้านทานการรบกวนของสนามแม่เหล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพ
2. เทคโนโลยี RFoF (การส่งผ่านใยแก้วนำแสงความถี่วิทยุ): ในเครือข่ายควอนตัมแบบกระจายและการทดสอบการสื่อสารควอนตัมระยะไกล- สายเคเบิลโคแอกเซียลแบบดั้งเดิมจะมีการลดทอนลงอย่างมากที่ความถี่สูง โซลูชัน RFOF จากบริษัทต่างๆ เช่น OpticalZonu กำลังถูกนำมาใช้โดยสถาบันต่างๆ เช่น Duke Quantum Center เทคโนโลยีนี้แปลงสัญญาณความถี่วิทยุเป็นสัญญาณแสงสำหรับการส่งสัญญาณในใยแก้วนำแสง ซึ่งลดการลดทอนสัญญาณลงได้ 100 เท่าเมื่อเทียบกับสายเคเบิลทองแดงแบบเดิม โดยมีเวลาในการตอบสนองลดลงถึงระดับนาโนวินาที ซึ่งช่วยปรับปรุงความเที่ยงตรงของการกระจายตัวพัวพันของควอนตัมและการทดสอบเครือข่ายที่มีความแม่นยำสูง-ได้อย่างมาก
3. ชุดสายเคเบิลแบบยืดหยุ่นที่ปรับแต่งได้: ผู้ผลิตระดับนานาชาติ เช่น Radiall ใช้เทคโนโลยี เช่น เครื่องดัด 3D เพื่อปรับแต่งชุดสายเคเบิล SHF แบบกึ่ง-แข็งหรือสูง-ความถี่สำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัม ส่วนประกอบเหล่านี้เน้นความบาง ความยืดหยุ่น และความเป็นฉนวน โดยใช้กระบวนการที่ไร้รอยต่อ/ไร้การบัดกรีเพื่อให้ความน่าเชื่อถือที่สูงกว่า ดังนั้นจึงช่วยให้กำหนดเส้นทางได้อย่างแม่นยำในระบบควอนตัมที่ซับซ้อน
