Hochdichte kryogene Steckverbinder für Quantencomputing ...

Mit der schnell wachsenden Verbreitung des Quantencomputings und der Entwicklung großer Maschinen mit hohem Qubit-Wert ist nun eine größere Anzahl von Mikrowellenkabeln für Steuer- und Ausleseleitungen zum Quantenprozessor erforderlich. Diese werden traditionell durch einzelne Koaxialkabel mit SMA-Steckern bereitgestellt, die aufgrund ihrer 8-mm-Sechskantkupplung nur begrenzte Platzverhältnisse bieten und außerdem Platz für den Zugang für Werkzeuge während der Installation erfordern.

CryoCoax, ein Geschäftsbereich von Intelliconnect, hat auf der SMPM-Schnittstelle basierende Mehrfachsteckverbinder mit hoher Dichte entwickelt, die nicht nur viel mehr Koaxialleitungen in einem gegebenen Raum bereitstellen, sondern auch die Installation und Anpassung innerhalb eines Verdünnungskühlschranks vereinfachen. Der typische Abstand bei SMA-Steckverbindern ist auf etwa 16 mm begrenzt, während die neuen Q-CON-Steckverbinder mit hoher Dichte mit einem Rastermaß von 4,75 mm ausgelegt sind. Die SMPM-Schnittstelle ermöglicht eine einfache Push-to-Mate-Verbindung, bei der zum Anziehen der beiden Befestigungselemente lediglich ein Inbusschlüssel erforderlich ist.

Die Steckerkomponenten sind aus hochreinem Kupfer und Berylliumkupfer gefertigt und vergoldet, um beste Wärmeleitfähigkeit zu gewährleisten. Bei Bedarf können auch nichtmagnetische Versionen spezifiziert werden. Die Steckverbinder sind mit Koaxialkabeln der Größe 0,047 Zoll (1,19 mm) kompatibel. Es sind entweder halbstarre, flexible oder anpassbare Versionen erhältlich. Halbstarre Kabel sind in Niobium-Titan, Edelstahl, Kupfer, Kupfernickel und Berylliumkupfer sowie in Kombinationen davon mit versilberten Leitern erhältlich und bieten dem Benutzer eine große Auswahl hinsichtlich Wärmeleitfähigkeit und Dämpfung.

Um die passive Wärmebelastung zu minimieren, werden normalerweise Kabelmaterialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit bevorzugt, die jedoch mit Ausnahme von Supraleitern typischerweise mit einer schlechten elektrischen Leitfähigkeit einhergehen. Flexible Kabel mit versilberten Kupferleitern werden typischerweise für Verbindungen von der Oberseite des Verdünnungskühlschranks zum Anschluss der Steuerelektronik bei Raumtemperatur verwendet und können mit herkömmlichen SMA-Steckern abgeschlossen werden. Es sind auch anpassungsfähige Kupfer-Koax-Optionen erhältlich, die häufig auf der untersten Stufe verwendet werden.

Für Quantenanwendungen werden häufig supraleitende Niob-Titan-Kabel spezifiziert. Das Löten dieses Materials kann schwierig, wenn nicht gar unmöglich sein. Um dieses Problem zu lösen, hat CryoCoax lötfreie Verbindungen für diese hochdichten Steckverbinder sowie für die herkömmlichen SMA-, 2,92- und SMP-Steckverbinder entwickelt.

Die Standardkonfigurationen der neuen Q-CON-Steckverbinder mit hoher Dichte sind 8-polig, 16-polig und 24-polig mit glatter Bohrung oder vollständiger Rastung. Die Anschlussblöcke können zusammengesteckt werden, um möglicherweise Hunderte von Koaxialleitungen in einem Verdünnungskühlschrank zu ergeben . Zwei Anschlussblöcke bilden ein Paar, von denen einer über eine SMPM-Steckerschnittstelle mit vollständiger Rastung und der andere über eine SMPM-Steckerschnittstelle mit glatter Bohrung verfügt. Diese werden in Verbindung mit SMPM-Adaptern im „Bullet“-Stil von Buchse zu Buchse verwendet, die zwischen einem Paar Anschlussblöcke angebracht sind.

Die „Bullet“-Adapter werden im Anschlussblock mit vollständiger Rastung gehalten. Diese können mit 8-Wege-, 16-Wege- und 24-Wege-Dämpfungsblöcken kombiniert werden, die in 0 dB, 3 dB, 6 dB, 10 dB und 20 dB erhältlich sind. CryoCoax arbeitete bei der Entwicklung dieser Dämpfungsblöcke als Ergänzung zu den hochdichten Steckverbindern mit einem führenden Hersteller von Dämpfungsgliedern zusammen. Dämpfungsglieder werden eingesetzt, um thermisches Rauschen zu unterdrücken und für eine Thermalisierung der Mittelleiter zu sorgen.

Steve Groves, Vertriebs- und Marketingleiter bei Intelliconnect, sagt: „Unsere CryoCoax-Abteilung ist führend in der kryogenen Konnektivität nicht nur für Quantencomputer, sondern auch für Forschung, Test und Messung sowie medizinische Anwendungen.“