近日，上海量羲技术有限公司、上海亦波亦粒科技有限公司（量羲技术全资子公司）公开了一项超导量子计算专利。公开号：CN118898298A，发明人：吴明；黄承；刘建山；岳园园；张清楠；李金红；汪洋；宋志军；易玉林；李协。
专利内容介绍，本发明涉及低温制冷领域和量子计算领域，具体涉及一种分布式多比特超导量子计算极低温及信号传输系统。
实现量子计算有多条技术路线，包括超导量子计算、分布式超导量子计算、光量子计算、囚禁离子量子计算、硅基量子计算及若干其他体系。其中超导量子计算是近年来最为瞩目的量子计算路线，技术突破也最为迅猛，在所有路线中位于榜首。
超导量子计算路线的优势在于：超导量子芯片的制备工艺与微纳加工技术兼容，具有较好的可扩展性；超导量子比特及相关器件的参数具有良好的设计自由度；超导量子线路的操控使用成熟的微波电子学技术，速度快、可操控性好。
2019年，谷歌公司研究团队推出的Sycamore超导量子芯片，包含了54个Xmon类型的超导量子比特，通过88个可调耦合器耦合构成了平面网格阵列，两比特门的平均保真度达到99.4%；利用该芯片首次实验展示了在量子随机线路采样问题上的量子优越性。2021年，中国科学技术大学研究团队推出了包含66个比特的“祖冲之号”超导量子处理器（可调耦合），据此完成了更大规模、更深线路的量子优越性实验。国际商业机器公司（IBM）在2023年末发布了具有133个（可调耦合）量子比特芯片。
未来5到10年，超导量子计算机的芯片规模（比特数）和性能（保真度）将进一步提高。其比特数将实现由千到万、到百万比特的发展。而千比特量级的超导量子计算机将有望实现第一个逻辑比特，是一个具有里程碑意义的节点。
超导量子计算机由超导芯片，低温测控平台、室温测控平台和软件构成。低温测控平台包括极低温系统和低温电子学系统。
超导芯片由超导材料构成，需要工作在极低温（20mK）环境中，这需要用到目前商业化制冷机中温度最低的稀释制冷机。稀释制冷机为超导量子计算机的正常运行提供必要的极低温、低震动、低电磁噪声环境。
另一方面，超导芯片的工作频率为GHz，需要在室温和极低温的芯片间实现微波信号传输，低温电子学系统具有信号传输、信号衰减、低温热沉、滤波及信号合并功能。
随着超导量子计算技术的发展，量子比特数目不断提升，现行的超导量子计算技术拓展到万比特量级将面临以下困难：
1）随着比特数目增加，相应的测控线路将成倍增加，这将带来巨大的热负载和空间负载，使得稀释制冷机无法正常工作，需要研发更高制冷功率的稀释制冷机系统，并且尽可能增加其内部空间利用率。
2）原有采购分立元件和低密度信号线连接在现有的制冷机上的形式，将无法满足万比特数目的需求，需要研发集成度更高的信号调制与传输组件。
3）传统量子计算机所有线路均混杂在一台稀释制冷机之中，不同功能的线路和芯片互相牵制，无法发挥各自最大效用，需要打破传统稀释制冷机布局，“因地制宜”设计功能化稀释制冷机集群。
为缓解或解决上述问题中的至少一个方面或者至少一点，提出本发明。本发明的分布式多比特超导量子计算极低温及信号传输系统，极低温主系统用于为多比特量子芯片提供极低温、低噪声、低振动的工作环境，极低温子系统用于为量子比特信号的输入线路、输出线路提供极低温工作环境，各个独立的极低温子系统拥有独立制冷和屏蔽设计，通过低温信号传输系统连接与极低温主系统的量子芯片低温互联 ，这样可以优化量子计算机的低温系统以及信号传输系统的能力分配，通过把多比特量子芯片的信号传输系统分布在极低温子系统中，减少极低温主系统中的热负载和空间负载的同时，最大化满足各不同功能区对空间、制冷功率、噪声环境的不同要求，减少低温信号线路与芯片的相互影响，从而提升极低温主系统承载更高比特数的量子芯片的能力，为实现万比特量级的超导量子计算技术提供了解决方案。
