本源超导量子计算机自主制造链11类产品系列之七：量子计算测控链路

本源超导量子计算机自主制造链由11个部分组成，该制造链生产的中国自主超导量子计算机已向中国用户交付多台，本源基于该制造链自主研制的中国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”已于日前上线并对全球开放使用。

量子计算测控链路

量子芯片作为量子计算机的核心部件，扮演着类似于传统计算机中“大脑”的角色。量子芯片的稳定运行离不开量子计算测控链路这一高度集成、精密复杂的系统。

量子计算测控链路是支撑量子计算机系统高效、精准运行的关键环节，它横跨室温到极低温温区，确保量子信息在复杂环境中的稳定传输与处理。在这条链路中，高密度微波互连模组像是“神经网络”，在量子芯片与外部设备之间建立起高速、稳定的连接，准确、快速地传输着控制信号。量子芯片装载系统则提供给量子芯片稳定、低噪声的环境，用于装载和保护量子芯片，从而确保量子计算的精确执行。同时，阻抗匹配量子参数放大器也在极低温链路中发挥着至关重要的作用，它像是一个精确的“放大器”，能够有效增强量子芯片信号的强度，提高测量的准确性和灵敏度。

1.高密度微波互连模组

高密度微波互连模组可为100+位量子芯片提供微波信号传输通道，可在稀释制冷机的极低热泄漏环境下实现微波信号的跨温区稳定传输。其系统组件包括密封微波集成模块、热沉微波集成模块和传输线集成模块。密封微波集成模块可保证量子芯片运行的真空环境；热沉微波集成模块集成了不同规格衰减器，可为跨温区传输线集成模块提供良好的热传导；传输线集成模块为12通道一组的集成线缆，为信号传输通道。

 

产品特性◉ 通道密度高，满配168路线缆通道，支持通道数定制◉ 热沉微波集成模块集成衰减器，衰减器规格可定制，默认为20 dB @ PT2，0 dB @ 其他

◉ 系统双端采用SSMP接口，线缆材质为CuNi半刚线和NbTi半刚线

◉ 密封性好，密封法兰真空漏率≤1×10-9 Pa·m³/s

性能参数
工作频率范围	DC-18 GHz
线缆通道数	满配168路 （12通道/排，可按需选配1-14排）
射频通道标称阻抗	50 Ω
默认衰减值	20 dB @ PT2，0 dB @ 其他（可定制）
电压驻波比	≤1.43（0.05-12 GHz）
单通道典型线损 （数据采集于某1000型商用稀释制冷机，base温度15 mK）	~20 dB @ 300 kHz ~24 dB @ 1 GHz ~28 dB @ 5 GHz ~32 dB @ 10 GHz ~36 dB @ 18 GHz
通道间隔离度	≥70 dB
密封法兰真空漏率	≤1×10-9 Pa·m³/s
其他参数（其他规格）
系统整体尺寸 （单位：mm）	1060*126*126
储存温度	-5 ℃ ~ +35 ℃
存储湿度	湿度≤80%

 

2.量子芯片装载系统

量子芯片装载系统，不仅是量子芯片的核心散热器，更是量子芯片的电磁屏蔽系统。八方干扰，尽数抵挡，为量子芯片创造极其宁静的运行环境，确保量子计算任务准确执行。

 

 

 

3.阻抗匹配量子参数放大器

量子芯片读取保真度和信噪比是量子计算机实用化的关键指标之一。量子参数放大器等效噪声温度逼近量子极限噪声水平，能够有效提高信号读取保真度和信噪比，是研制实用化量子计算机不可或缺的核心器件之一。

图为阻抗匹配量子参数放大器（IMPA）

阻抗匹配量子参数放大器（IMPA）采用高度集成化设计，可工作在10 mK-200 mK极低温下，具有非常低的功耗，便于嵌入到大型应用系统。使用IMPA作为量子计算机系统的最前级放大器，能够将整个系统的信噪比提高5-20倍。

产品特性

◉ 典型增益15±3 dB

◉ 典型增益带宽大于400 MHz◉ 典型噪声温度小于400 mK

◉ 适应10 mK - 200 mK极低温工作环境