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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 2 n 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。
图1:量子计算在信息安全、材料科学、医疗健康和智慧城市等领域具有巨大的应用潜力
(图源:Amphenol RF)
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:
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。
图2:Amphenol RF 2.92mm同轴连接器
(图源:Amphenol RF)
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。
图3:Amphenol RF SMP连接器
(图源:Amphenol RF)
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。
图4:Amphenol RF的SMP连接器产品和方案
(图源:Amphenol RF)
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。
图5:SMP板对板解决方案示意图
(图源:Amphenol RF)
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。
图6:SMPM转SMPM线缆组件
(图源:Amphenol RF)
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。
相关技术资源
Amphenol RF 2.92mm连接器, 了解详情>>
Amphenol RF SMP连接器, 了解详情>>
Amphenol RF SMPM转SMPM线缆组件, 了解详情>>
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