Amphenol RF如何应对量子计算中的互连挑战

随着人工智能、大数据、云计算等技术的发展，现代社会对于算力的需求正在快速攀升，人们也越来越意识到传统的计算模式正在趋近性能的“天花板”，亟需一种全新的计算模式来破局。这种被寄予厚望的新计算模式，就是量子计算。

顾名思义，量子计算是一种遵循量子力学规律，调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。与传统计算模式中以0和1表示的二进制数字比特不同，量子计算是以“量子比特（Qubit）”作为基本运算单元，基于量子叠加和量子纠缠等量子力学原理，对数据和信息进行处理。

所谓量子叠加，是指量子比特不像数字比特那样只能表示0或1，而是可以处于多种可能性的叠加状态，直到被测量时才确定其值。比如，量子计算中的2位量子位寄存器可同时存储（00、01、10、11）四种状态的叠加状态，而具有n位量子位的量子计算则可以存储2n叠加状态。这意味着利用量子比特的叠加特性，量子计算能够在同一时刻并行处理多个计算路径，从而大大加速某些计算的求解过程。

量子纠缠，是指两个或多个粒子相互作用后，它们之间的状态会变得相互依赖，无论这些粒子相隔多远，一个粒子的状态改变会立即影响到另一个粒子的状态。借此，信息可以在两个纠缠的粒子之间以量子的方式传输，为量子计算加速。

可以想见，基于量子比特的叠加和纠缠特性，量子计算可以让一些特定领域的数据计算处理速度，获得指数级地提升，在信息安全、材料科学、医疗健康和智慧城市等领域，都有巨大的潜在应用空间。

量子计算中的互连挑战

虽然量子计算听起来有些“不明觉厉”，是一个比较超前的概念，但是从探索和实践的角度上来讲，其仍然是建立在现有技术基石之上的，量子计算机的构建，也有赖于各类基础电子元器件的发展和优化。

比如传输操作量子比特状态的信号，就需要高性能射频同轴连接器和电缆组件提供助力，由于量子态比较“脆弱”，外部射频噪声的干扰，很容易对量子比特产生扰动，导致计算结果的错误。因此，如何有效应对量子计算中的互连挑战，也就成了实现更可靠、更精确的量子计算关键课题之一。

具体来讲，想要为控制量子比特提供精确稳定的信号，需要相应的射频同轴互连组件具有以下特性：

高频特性

为了实现对量子比特的快速准确控制，电缆组件必须能够在高频下工作，通常需要在几GHz或更高频率下提供稳定的电气性能。

低损耗和低噪声

低损耗意味着尽可能减少信号衰减以确保信号的高质量。噪声可能会令量子比特失去叠加特性，因在连接组件设计时需要采取必要的噪声屏蔽措施。这都需要从材料和结构上对连接器或电缆组件进行优化。

极端温度下的稳定性

量子比特对温度波动特别敏感，因此量子计算机通常需要在低于4K（约-269℃）的极低温度下工作。这也要求互连组件必须在较宽的温度范围内保持稳定的电气性能。

抗磁干扰

量子计算机在磁场内传输射频信号，因此在信号路径的关键区域需要使用非磁性的连接器或电缆，以确保低磁场敏感性和无电场失真，避免电磁干扰，防止量子计算中出现错误。

紧凑的外形

量子计算的发展势必伴随着系统复杂性的增加，采用更小外形规格的连接器，以及合理使用柔性而灵活的电缆组件，是实现小型化设计、提升空间利用率的有效方法。

由此可见，量子计算是一块“试金石”，唯有满足上述严苛标准的射频同轴连接器和线缆组件，才能够在这一充满了未来感的技术中一显身手。

为量子计算打造射频同轴连接方案

为了应对量子计算——这场高性能计算领域技术革命——带来的互连挑战，Amphenol RF已经做足了准备，凭借丰富的高性能射频同轴互连产品组合，铺就一条“连接”未来的技术之路。

2.92mm连接器

为了满足精密实验室和卫星通信等高频率、高性能、高可靠应用的需要，Amphenol RF推出了2.92mm同轴连接器，这些经过特别优化的连接器，工作频率高达40GHz，具有低VSWR（电压驻波比），以及出色的低回波和插入损耗性能，并提供高功率处理能力，这些也是量子计算所需要的特性。同时，2.92mm连接器还与SMA、3.5mm和其他K或2.92mm互连组件兼容，可以为设计带来更大的灵活性。

Amphenol RF的2.92mm连接器采用较小的内部主体直径和独特的空气电介质，与SMA和3.5mm连接器相比，公头引脚更短，公头和母头连接器的主体先接合，然后引脚和插座触点再接合，这一特性可消除与接口错位插配时的磨损，更为坚固耐用。这十分有利于为量子计算提供更为可靠和稳固的同轴连接。

SMP连接器

如果你在构建量子计算机时，希望找到一个小型化的射频同轴连接解决方案，那么SMP连接器就是一个理想的选择。

与经典的SMA连接器相比，SMP连接器具有更小的外形，并可以支持高达40GHz的扩展频率范围。而且与SMA连接器的螺纹连接方式不同，SMP连接器采用推入式和卡入式配接方式，在确保可靠性的同时大大简化了插接操作。

Amphenol RF开发出了丰富的SMP连接器产品和解决方案，适用于板对板、线对板等多样化的应用场景。

其中，SMP板对板解决方案采用三件式的结构设计，位于中间的“子弹型”的适配器有助于在不影响性能的前提下，提供多达4°的径向错位补偿，支持盲插操作。而Amphenol RF的SMP线对板配接方案，可提供直角和垂直插头，可端接各种半刚性或柔性同轴电缆，为互连设计提供了极大的灵活性。

特别值得一提的是，为了满足量子计算抗磁干扰的特殊要求，Amphenol RF还提供非磁性SMP解决方案，这些基于特殊的有色金属材料和镀层制成的非磁性SMP连接器和适配器，具有低磁场敏感性和无电场失真的特性，非常适合于对电磁干扰敏感的应用。

SMPM转SMPM线缆组件

如果追求尺寸更小的高频互连，Amphenol RF还提供SMPM微型高频PCB连接器。这类连接器与SMP系列类似，采用卡扣式配接方式，子弹型适配器支持盲插并补偿径向和轴向错位，但是其外形更小，支持高达65GHz的应用，非常适合于小型、高频、高振动的应用场景。针对量子计算，Amphenol RF同样提供非磁性SMPM解决方案。

Amphenol RF还提供SMPM转SMPM线缆组件，其支持DC至20GHz的频率范围，采用行业标准直径（0.085英寸和0.047英寸）线缆，并提供100mm至2000mm的线缆长度选项，以适应各种高频、微型化的互连设计要求。

本文小结

突破技术瓶颈，实现算力“自由”——量子计算为我们描绘了一幅诱人的未来图景。不过，通往未来之路并不平坦，需要众多创新的产品和方案作为“铺路石”。

Amphenol RF的射频同轴连接器和电缆组件可以满足量子计算在高频、低损耗、抗磁干扰、极低温度耐受性等方面的严苛要求，助力我们不断加速前行，早一天能够抵达量子计算的未来。