Como as necessidades da computação quântica são satisfeitas com conectores

Martin Spooner observa que o desenvolvimento da computação quântica e de máquinas de elevado teor de bits quânticos levou à necessidade de cabos de micro-ondas para controlo e leitura de processadores quânticos. Normalmente, as linhas de controlo e de leitura são fornecidas por cabos coaxiais separados, configurados com conectores SMA. No entanto, a embalagem que oferecem é limitada pela utilização de porcas de acoplamento hexagonais de 8 mm. Este fator de forma também requer espaço adicional para as ferramentas a utilizar durante a instalação. Um conetor multiplexado de alta densidade baseado na interface SMPM, uma interface em miniatura com uma gama de frequências DC de 65GHz, não só permite mais coaxiais num determinado espaço, como também simplifica a instalação e a personalização no interior do condensador de diluição. Normalmente, utilizando conectores SMA, o espaçamento é limitado a cerca de 16 mm, ao passo que estes conectores de alta densidade são concebidos para serem espaçados a 4,75 mm. O interface SMPM proporciona uma ligação de encaixe simples, necessitando apenas de uma chave hexagonal para apertar os dois fixadores.

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Condições de arrefecimento A temperatura de funcionamento da máquina quântica é próxima do zero absoluto, um processo que pode ser realizado com DR. Um DR típico consiste numa placa superior selada a vácuo e numa fase de arrefecimento por baixo desta, durante a qual é atingida uma temperatura inferior a 20 mK. Cada fase de arrefecimento é separada por uma divisória, uma placa isolante, que reduz a transferência de calor. Os cabos são instalados entre cada camada e são ligados por terminais e devem ser dotados de um bom aquecimento. Os cabos, atenuadores e componentes de micro-ondas são completamente aquecidos em diferentes estágios de temperatura, o que é importante não apenas para reduzir a carga térmica do DR, mas também para reduzir o ruído térmico do DR. Na parte superior do DR, os selos de vidro proporcionam a vedação a vácuo, cada um com um gás de 1 x 10-8 CC He/Sec. Podem ser combinados com placas de topo de conceção personalizada e com placas de tipo ISO ou KF padrão. Em termos de construção de conectores, os painéis ISO 100 suportam normalmente até 120 cabos coaxiais. Os painéis personalizados podem suportar ainda mais cabos coaxiais. Entre os vários estágios de resfriamento, são necessários painéis de passagem padrão não selados que são simplesmente usinados para que os furos de montagem encontrem o conetor. O corpo do conetor inclui uma flange que é fixada firmemente na parte superior ou inferior da placa para fornecer calor e fechar quaisquer caminhos de radiação. A "barra de cabos coaxiais" que vai até ao componente inferior pode ser personalizada utilizando atenuadores, tipos de cabos e materiais para fornecer ligações desde a temperatura ambiente, passando por todas as fases de arrefecimento, até aos níveis criogénicos. O instrumento efectua testes de radiofrequência (RF) à temperatura ambiente, fornecendo dados de teste para resistência DC, perda de retorno e perda de inserção até 40 GHz. A maioria das aplicações é inferior a este valor. Os conectores são fabricados em cobre de alta pureza, cobre-berílio e banhados a ouro para aumentar a condutividade térmica. Pode ser especificada uma versão não magnética, se necessário. Os conectores são compatíveis com cabos coaxiais de 0,047 polegadas, ou 1,19 mm, e estão disponíveis em versões semi-rígidas, flexíveis ou adaptáveis. Os cabos semi-rígidos estão disponíveis em nióbio-titânio, aço inoxidável, cobre, cobre branco e cobre berílio, combinados com condutores banhados a prata, dependendo da condutividade térmica e atenuação necessárias. Para minimizar as cargas térmicas passivas, são geralmente escolhidos materiais para cabos com uma condutividade térmica mais baixa, mas isto está muitas vezes intimamente relacionado com materiais para cabos com uma fraca condutividade eléctrica, com exceção dos supercondutores. Os cabos flexíveis com condutores de cobre revestidos a prata são normalmente utilizados com topos de DR para ligar a eletrónica de controlo à temperatura ambiente e ligados com conectores SMA convencionais. Ao nível mais baixo, é normalmente utilizada uma seleção consistente de cabos coaxiais de cobre.

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