Cómo satisfacer las necesidades de la informática cuántica con conectores

Martin Spooner señala que el desarrollo de la informática cuántica y las máquinas de bits cuánticos elevados ha impulsado la necesidad de cables de microondas para controlar y leer los procesadores cuánticos. Normalmente, las líneas de control y lectura se suministran mediante cables coaxiales independientes configurados con conectores SMA. Sin embargo, el empaquetado que ofrecen está limitado por el uso de tuercas de acoplamiento hexagonales de 8 mm. Este factor de forma también requiere espacio adicional para las herramientas que deben utilizarse durante la instalación. Un conector multiplexado de alta densidad basado en la interfaz SMPM, una interfaz en miniatura con un rango de frecuencias CC de 65 GHz, no sólo permite utilizar más coaxiales en un espacio determinado, sino que también simplifica la instalación y la personalización dentro del condensador de dilución. Cuando se utilizan conectores SMA, la separación suele limitarse a unos 16 mm, mientras que estos conectores de alta densidad están diseñados para una separación de 4,75 mm. La interfaz SMPM proporciona una conexión sencilla de ajuste a presión, que sólo requiere una llave hexagonal para apretar los dos tornillos.

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Condiciones de refrigeración La temperatura de funcionamiento de la máquina cuántica se aproxima al cero absoluto, proceso que puede realizarse con DR. Un DR típico consta de una placa superior sellada al vacío y una fase de enfriamiento bajo ésta, durante la cual se alcanza una temperatura inferior a 20 mK. Cada fase de enfriamiento está separada por un tabique, una placa aislante, que reduce la transferencia de calor. Entre cada capa se instalan cables que se conectan mediante terminales y deben estar bien provistos de calor. Los cables, atenuadores y componentes de microondas se calientan completamente en las distintas etapas de temperatura, lo que es importante no sólo para reducir la carga térmica del DR, sino también para reducir el ruido térmico del DR. En la parte superior del DR, las juntas de vidrio proporcionan sellado al vacío, cada una con un gas de 1 x 10-8 CC He/Seg. Pueden combinarse con placas superiores de diseño personalizado y placas estándar de tipo ISO o KF. En cuanto a la construcción de los conectores, los paneles ISO 100 suelen admitir hasta 120 cables coaxiales. Los paneles personalizados pueden soportar incluso más cables coaxiales. Entre las distintas etapas de refrigeración, se necesitan paneles de paso estándar sin sellar que simplemente se mecanizan para que los orificios de montaje se encuentren con el conector. El cuerpo del conector incluye una brida que se fija firmemente a la parte superior o inferior de la placa para proporcionar calor y cerrar cualquier camino de radiación. La "barra de cable coaxial" que llega hasta el componente inferior puede personalizarse utilizando atenuadores, tipos de cable y materiales para proporcionar conexiones desde temperatura ambiente hasta niveles criogénicos, pasando por todas las etapas de refrigeración. El instrumento realiza pruebas de radiofrecuencia (RF) a temperatura ambiente, proporcionando datos de pruebas de resistencia de CC, pérdida de retorno y pérdida de inserción hasta 40 GHz. La mayoría de las aplicaciones son inferiores a esta frecuencia. Los conectores están mecanizados en cobre de alta pureza, cobre berilio y chapados en oro para aumentar la conductividad térmica. Si es necesario, se puede especificar una versión no magnética. Los conectores son compatibles con cables coaxiales de 0,047 pulgadas, o 1,19 mm, y están disponibles en versiones semirrígida, flexible o adaptable. Los cables semirrígidos están disponibles en niobio-titanio, acero inoxidable, cobre, cobre blanco y cobre berilio, combinados con conductores plateados, en función de la conductividad térmica y la atenuación requeridas. Para minimizar las cargas térmicas pasivas, se suelen elegir materiales para cables con una conductividad térmica más baja, pero esto suele estar estrechamente relacionado con materiales para cables con una conductividad eléctrica deficiente que no sean superconductores. Los cables flexibles con conductores de cobre plateado se suelen utilizar con las tapas DR para conectar la electrónica de control a temperatura ambiente y se cablean con conectores SMA convencionales. En el nivel más bajo, se suele utilizar una selección coaxial de cobre consistente.

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