[发明专利]在用于冷却量子计算设备的外壳中使用热化材料

说明书

提供了用于促进在用于量子计算设备的外壳中采用热化材料的设备、系统、方法和计算机实现的方法。根据实施例，一种系统可以包括量子计算设备和外壳，该外壳具有被布置在该外壳内的该量子计算设备。该系统还可包括布置在外壳内的热化材料，其中热化材料适于将低温设备热链接到量子计算设备。

技术领域

本主题披露涉及量子计算设备，并且更具体地，涉及冷却量子计算设备。

背景技术

量子计算通常是为了执行计算和信息处理功能的目的而使用量子力学现象，例如，量子计算可以采用量子物理来编码和处理信息，而不是基于晶体管的二进制数字技术。即，虽然经典计算机可以对0或1的位值进行操作，但是量子计算机对可以包括0和1的叠加的量子位(qubit)进行操作，可以纠缠多个量子位(qubit)，并且使用干扰来影响其他量子位。量子计算具有解决由于其计算复杂性而根本不能或出于所有实际目的由经典计算机解决的问题的潜力。

量子物理学的叠加原理可以促进允许量子位处于同时部分地表示“1”的值和“0”的值的状态。量子物理学的纠缠原理可以促进允许量子位彼此相关，使得量子位的组合状态不能被分解为单独的量子位状态。例如，第一量子位的状态可以取决于第二量子位的状态。这样，量子电路可以采用量子位来以可以显著不同于基于晶体管的二进制数字技术的方式编码和处理信息。

量子位热化限制了相干时间。需要相干性来执行量子门。量子位冷却需要最大化，同时仍然能够实现与室温电子设备的外部连接。目前，量子处理器芯片被封装在铜和PC板的装配件中。在现有技术的解决方案中，包含量子位的芯片的顶部部分没有到冷容器的直接链接(link)。

此外，芯片的底部部分可能不能有效地接触装配件的铜部分。热化可以依赖于力，其受构成芯片的硅的限制。热化也可依赖于环氧树脂、覆盖、界面缺陷等或受其影响。已知的解决方案不使用芯片的全部表面积来热化，因此受到限制。

因此，在本领域中需要解决上述问题。

发明内容

从第一方面来看，本发明提供了一种系统，包括：量子计算设备；外壳，量子计算设备被布置在外壳内；以及热化材料，其布置在外壳内，其中热化材料适于将低温设备(cryogenic device)热链接到量子计算设备。

从第一方面来看，本发明提供了一种方法，包括：形成外壳；将量子计算设备布置在外壳内；以及将热化材料提供到具有量子计算设备的外壳中，其中热化材料适于将低温设备热链接到量子计算设备。

以下给出了概述以提供对本发明的一个或多个实施例的基本理解。本概述不旨在标识关键或重要元素或描绘特定实施例的任何范围或权利要求的任何范围。其唯一目的是以简化形式呈现概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。在本文所述的一个或多个实施例中，描述了可以促进在用于冷却量子计算设备的外壳中使用热化材料的设备、系统、方法和计算机实现的方法。

根据实施例，一种系统可以包括布置在外壳内的量子计算设备。该系统可进一步包括热化材料，该热化材料进一步布置在外壳内，并且热化材料可适于将低温设备热链接到量子计算设备。

根据实施例，在该系统中，包含热化材料和量子计算设备的外壳可与低温设备耦合。在替代实施例中，在该系统中，代替固定到低温设备，该外壳可以是低温设备的一部分，例如形成为低温板的一部分。在一些实施方式中，低温设备可以是低温恒温器。

在该系统中，外壳可以被密封以防漏，从而包含液体热化材料。此外，在一些实施方式中，液体热化材料可以适于通过将量子计算设备浸没在液体热化材料中而将低温设备热链接到量子计算设备。可由一个或多个实施例使用的示例性液体热化材料是超流体氦。

在一个替代实施例中，热化材料可以是固体热化材料，其适于通过与量子计算设备接触将低温设备热链接到量子计算设备。可由一个或多个实施例使用的下文讨论的固体热化材料的示例是加压氦气。