Cabos de radiofrequência (RF) e componentes de interconexão desempenham um papel crucial, embora invisível, na computação e comunicação quântica. Como o estado dos qubits é extremamente frágil, mesmo a menor interferência externa pode fazer com que eles percam sua propriedade de superposição (ou seja, decoerência quântica). Portanto, a principal tarefa dos cabos RF é fornecer sinais de acionamento de micro-ondas precisos, estáveis e com ruído ultra-baixo-para qubits.
Especificamente, a aplicação de cabos RF no campo quântico enfrenta requisitos técnicos extremamente elevados, dando origem a uma variedade de-soluções de ponta:
I. Principais desafios da aplicação e requisitos técnicos
Para manter a controlabilidade dos qubits em ambientes de temperatura-extremamente baixa, os componentes de interconexão de RF específicos-do quantum devem atender aos seguintes padrões rigorosos:
Perda extremamente baixa e baixo ruído: Minimiza a atenuação do sinal e o ruído de fase, evitando que o ruído de RF introduzido por fontes ambientais térmicas, magnéticas ou mecânicas danifique as informações armazenadas nos qubits.
Estabilidade em temperaturas extremas: Os computadores quânticos normalmente operam em ambientes próximos do zero absoluto (abaixo de 4K ou mesmo 10mK), e os cabos devem manter a estabilidade absoluta de suas características elétricas em uma ampla faixa de temperatura, desde a temperatura ambiente até temperaturas extremamente baixas.
Resistente a interferências magnéticas e design não{0}}magnético: para evitar que a interferência eletromagnética cause erros computacionais, os conectores e cabos em áreas críticas do caminho do sinal devem usar materiais não-magnéticos para garantir que não haja distorção do campo elétrico.
Cabeamento de alta-frequência e alta-densidade: à medida que a complexidade do sistema aumenta, é necessário suporte para faixas de alta-frequência, de vários GHz a dezenas de GHz, enquanto os conectores devem ter um formato compacto para se adaptarem a ambientes com-espaço limitado.
II. Principais soluções de aplicação e formas de produtos: Para enfrentar esses desafios, a indústria lançou diversas soluções de transmissão de RF projetadas especificamente para aplicações quânticas:
1. Cabos coaxiais criogênicos e conectores especiais:
Cabos de RF supercondutores criogênicos: empresas nacionais como a Fujitec desenvolveram com sucesso cabos de RF supercondutores criogênicos e dispositivos de micro-ondas relacionados, projetados especificamente para transmissão e controle de sinal estável em ambientes de temperatura-extremamente baixa. Atualmente, suprimentos-de pequenos lotes estão sendo fornecidos para institutos de pesquisa nacionais.
Cabos de nióbio-liga de titânio/cobre-níquel: alguns fabricantes especializados desenvolveram independentemente cabos supercondutores de liga de nióbio-titânio com condutividade térmica extremamente baixa (até 10⁻⁸ W/mK) e cabos de cobre-níquel de baixa condutividade térmica para atender aos requisitos de equilíbrio térmico da computação quântica criogênica. 1. não{6}}magnético miniaturizado Conectores: como os conectores push{7}}da série SMP/SMPM, eles não são apenas compactos e adequados para encaixe cego, mas também oferecem soluções não{8}}magnéticas baseadas em metais não{9}}ferrosos especiais, resistindo efetivamente à interferência do campo magnético.
2. Tecnologia RFoF (transmissão de fibra óptica de radiofrequência): em redes quânticas distribuídas e em testes de comunicação quântica de longa distância, os cabos coaxiais tradicionais sofrem atenuação significativa em altas frequências. Soluções RFOF de empresas como a OpticalZonu estão sendo adotadas por instituições como o Duke Quantum Center. Essa tecnologia converte sinais de radiofrequência em sinais ópticos para transmissão em fibras ópticas, reduzindo a atenuação do sinal em 100 vezes em comparação com cabos de cobre tradicionais, com latência até o nível de nanossegundos, melhorando significativamente a fidelidade da distribuição de emaranhamento quântico e testes de rede de alta-precisão.
3. Conjuntos de cabos flexíveis personalizados:Fabricantes internacionais como a Radiall utilizam tecnologias como máquinas de dobra 3D para personalizar conjuntos de cabos SHF semi{2}}rígidos ou de alta{3}}frequência para computadores quânticos. Esses conjuntos enfatizam a espessura, a flexibilidade e o isolamento, empregando processos contínuos/sem solda para fornecer maior confiabilidade, permitindo assim roteamento preciso em sistemas quânticos complexos.
