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Amphenol RF如何應對量子計算中的互連挑戰(zhàn)

貿(mào)澤電子 ? 來源:貿(mào)澤電子 ? 2025-08-12 17:01 ? 次閱讀
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隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等技術的發(fā)展,現(xiàn)代社會對于算力的需求正在快速攀升,人們也越來越意識到傳統(tǒng)的計算模式正在趨近性能的“天花板”,亟需一種全新的計算模式來破局。這種被寄予厚望的新計算模式,就是量子計算。

顧名思義,量子計算是一種遵循量子力學規(guī)律,調(diào)控量子信息單元進行計算的新型計算模式。與傳統(tǒng)計算模式中以0和1表示的二進制數(shù)字比特不同,量子計算是以“量子比特(Qubit)”作為基本運算單元,基于量子疊加和量子糾纏等量子力學原理,對數(shù)據(jù)和信息進行處理。

所謂量子疊加,是指量子比特不像數(shù)字比特那樣只能表示0或1,而是可以處于多種可能性的疊加狀態(tài),直到被測量時才確定其值。比如,量子計算中的2位量子位寄存器可同時存儲(00、01、10、11)四種狀態(tài)的疊加狀態(tài),而具有n位量子位的量子計算則可以存儲2n疊加狀態(tài)。這意味著利用量子比特的疊加特性,量子計算能夠在同一時刻并行處理多個計算路徑,從而大大加速某些計算的求解過程。

量子糾纏,是指兩個或多個粒子相互作用后,它們之間的狀態(tài)會變得相互依賴,無論這些粒子相隔多遠,一個粒子的狀態(tài)改變會立即影響到另一個粒子的狀態(tài)。借此,信息可以在兩個糾纏的粒子之間以量子的方式傳輸,為量子計算加速。

可以想見,基于量子比特的疊加和糾纏特性,量子計算可以讓一些特定領域的數(shù)據(jù)計算處理速度,獲得指數(shù)級地提升,在信息安全、材料科學、醫(yī)療健康和智慧城市等領域,都有巨大的潛在應用空間。

量子計算中的互連挑戰(zhàn)

雖然量子計算聽起來有些“不明覺厲”,是一個比較超前的概念,但是從探索和實踐的角度上來講,其仍然是建立在現(xiàn)有技術基石之上的,量子計算機的構建,也有賴于各類基礎電子元器件的發(fā)展和優(yōu)化。

比如傳輸操作量子比特狀態(tài)的信號,就需要高性能射頻同軸連接器和電纜組件提供助力,由于量子態(tài)比較“脆弱”,外部射頻噪聲的干擾,很容易對量子比特產(chǎn)生擾動,導致計算結果的錯誤。因此,如何有效應對量子計算中的互連挑戰(zhàn),也就成了實現(xiàn)更可靠、更精確的量子計算關鍵課題之一。

具體來講,想要為控制量子比特提供精確穩(wěn)定的信號,需要相應的射頻同軸互連組件具有以下特性:

高頻特性

為了實現(xiàn)對量子比特的快速準確控制,電纜組件必須能夠在高頻下工作,通常需要在幾GHz或更高頻率下提供穩(wěn)定的電氣性能。

低損耗和低噪聲

低損耗意味著盡可能減少信號衰減以確保信號的高質(zhì)量。噪聲可能會令量子比特失去疊加特性,因在連接組件設計時需要采取必要的噪聲屏蔽措施。這都需要從材料和結構上對連接器或電纜組件進行優(yōu)化。

極端溫度下的穩(wěn)定性

量子比特對溫度波動特別敏感,因此量子計算機通常需要在低于4K(約-269℃)的極低溫度下工作。這也要求互連組件必須在較寬的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定的電氣性能。

抗磁干擾

量子計算機在磁場內(nèi)傳輸射頻信號,因此在信號路徑的關鍵區(qū)域需要使用非磁性的連接器或電纜,以確保低磁場敏感性和無電場失真,避免電磁干擾,防止量子計算中出現(xiàn)錯誤。

緊湊的外形

量子計算的發(fā)展勢必伴隨著系統(tǒng)復雜性的增加,采用更小外形規(guī)格的連接器,以及合理使用柔性而靈活的電纜組件,是實現(xiàn)小型化設計、提升空間利用率的有效方法。

由此可見,量子計算是一塊“試金石”,唯有滿足上述嚴苛標準的射頻同軸連接器和線纜組件,才能夠在這一充滿了未來感的技術中一顯身手。

為量子計算打造射頻同軸連接方案

為了應對量子計算——這場高性能計算領域技術革命——帶來的互連挑戰(zhàn),Amphenol RF已經(jīng)做足了準備,憑借豐富的高性能射頻同軸互連產(chǎn)品組合,鋪就一條“連接”未來的技術之路。

2.92mm連接器

為了滿足精密實驗室和衛(wèi)星通信等高頻率、高性能、高可靠應用的需要,Amphenol RF推出了2.92mm同軸連接器,這些經(jīng)過特別優(yōu)化的連接器,工作頻率高達40GHz,具有低VSWR(電壓駐波比),以及出色的低回波和插入損耗性能,并提供高功率處理能力,這些也是量子計算所需要的特性。同時,2.92mm連接器還與SMA、3.5mm和其他K或2.92mm互連組件兼容,可以為設計帶來更大的靈活性。

Amphenol RF的2.92mm連接器采用較小的內(nèi)部主體直徑和獨特的空氣電介質(zhì),與SMA和3.5mm連接器相比,公頭引腳更短,公頭和母頭連接器的主體先接合,然后引腳和插座觸點再接合,這一特性可消除與接口錯位插配時的磨損,更為堅固耐用。這十分有利于為量子計算提供更為可靠和穩(wěn)固的同軸連接。

SMP連接器

如果你在構建量子計算機時,希望找到一個小型化的射頻同軸連接解決方案,那么SMP連接器就是一個理想的選擇。

與經(jīng)典的SMA連接器相比,SMP連接器具有更小的外形,并可以支持高達40GHz的擴展頻率范圍。而且與SMA連接器的螺紋連接方式不同,SMP連接器采用推入式和卡入式配接方式,在確保可靠性的同時大大簡化了插接操作。

Amphenol RF開發(fā)出了豐富的SMP連接器產(chǎn)品和解決方案,適用于板對板、線對板等多樣化的應用場景。

其中,SMP板對板解決方案采用三件式的結構設計,位于中間的“子彈型”的適配器有助于在不影響性能的前提下,提供多達4°的徑向錯位補償,支持盲插操作。而Amphenol RF的SMP線對板配接方案,可提供直角和垂直插頭,可端接各種半剛性或柔性同軸電纜,為互連設計提供了極大的靈活性。

特別值得一提的是,為了滿足量子計算抗磁干擾的特殊要求,Amphenol RF還提供非磁性SMP解決方案,這些基于特殊的有色金屬材料和鍍層制成的非磁性SMP連接器和適配器,具有低磁場敏感性和無電場失真的特性,非常適合于對電磁干擾敏感的應用。

SMPM轉SMPM線纜組件

如果追求尺寸更小的高頻互連,Amphenol RF還提供SMPM微型高頻PCB連接器。這類連接器與SMP系列類似,采用卡扣式配接方式,子彈型適配器支持盲插并補償徑向和軸向錯位,但是其外形更小,支持高達65GHz的應用,非常適合于小型、高頻、高振動的應用場景。針對量子計算,Amphenol RF同樣提供非磁性SMPM解決方案。

Amphenol RF還提供SMPM轉SMPM線纜組件,其支持DC至20GHz的頻率范圍,采用行業(yè)標準直徑(0.085英寸和0.047英寸)線纜,并提供100mm至2000mm的線纜長度選項,以適應各種高頻、微型化的互連設計要求。

本文小結

突破技術瓶頸,實現(xiàn)算力“自由”——量子計算為我們描繪了一幅誘人的未來圖景。不過,通往未來之路并不平坦,需要眾多創(chuàng)新的產(chǎn)品和方案作為“鋪路石”。

Amphenol RF的射頻同軸連接器和電纜組件可以滿足量子計算在高頻、低損耗、抗磁干擾、極低溫度耐受性等方面的嚴苛要求,助力我們不斷加速前行,早一天能夠抵達量子計算的未來。

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內(nèi)容侵權或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
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原文標題:量子計算時代,我們?nèi)绾巍斑B接”未來?

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