2026年5月18日——通过利用量子力学的独特性质，全球科学家和工程师们致力于构建具备超常能力的系统。其中许多人正在推动备受期待的量子计算机研发，这类计算机能够以史无前例的速度完成复杂计算，满足科学研究以及金融、网络安全、医学等数据密集型产业日益增长的算力需求。

量子系统开发需要稳定的环境，使脆弱的量子比特保持稳定，并抑制超导电子器件中固有的热噪声（电流/电压波动）。这种环境要求极低温度，范围在5至10毫开尔文之间，比太空中的极端温度还要低。稀释制冷机正是营造这种低温条件的关键设备。

用于量子研发的稀释制冷机需要一套能在低温下工作、保持高效直流电传输并支持高速数据传输的布线系统。麻省理工学院林肯实验室的研究人员设计出柔性带状低频线缆原型，这些线缆不仅满足上述需求，还能兼容商用电路板制造工艺。科罗拉多州量子系统硬件供应商Maybell Quantum获得了该线缆设计授权，正将其应用于自家稀释制冷机中。

“我们计划将林肯实验室转移的带状布线系统Maybell LF CryoTrace集成到稀释制冷机的所有热级中。初期线缆将用于测温、加热器和传感器等低频服务，并计划开展附加功能的可行性研究，”Maybell Quantum战略与运营主管Lasse Nielsen表示，“经过认证测试后，LF CryoTrace将应用于Maybell产品系列下一代内部布线。”

发明动机

为支持政府量子计算计划，林肯实验室研究团队探索了稀释制冷机等硬件中传统同轴电缆的替代方案。同轴电缆会为低温硬件带来沉重热负荷。随着量子计算机中量子比特数量增加，基础设施中的同轴电缆数量也将激增，导致刚性笨重的线缆阵列难以适配支持超导量子比特的硬件。

团队选择了带状线缆结构，在柔性聚合物层间设置导电层以屏蔽电磁干扰（即串扰）。带状线在不同频率下具有一致性且信号损耗极小。新型线缆设计可支持大量同步信号传输，能在不加热低温环境的情况下支持直流操作，更重要的是能比脆弱的同轴电缆更轻易集成到硬件中。

“主要创新在于林肯实验室的线缆可由传统印刷电路板制造商制造。相比传统同轴电缆，它们制造成本更低、安装更简便，”林肯实验室量子计算组柔性线缆项目首席研究员John Cummings表示。

Maybell Quantum指出，安装简便性和耐用性是这些线缆的两大优势。带状形式在机械上更坚固，减少了细同轴线常见的操作断裂问题，并提高了生产重复性。柔性线缆使过去需要数天的组装任务可在几小时内完成。

“我们认为，带状化、专用于量子的内部布线将重塑制造规范：更快速一致的构建、更便捷的现场维护和更模块化的升级，”Nielsen说道。

未来展望

Maybell Quantum正致力于支持量子计算从实验室能力向工业化、商业化转型。当前高度专业化的量子实验室环境与未来工业量子计算所需的基础设施之间存在巨大鸿沟，而填补这一鸿沟的关键在于推动功能芯片开发的硬件。

Maybell的使命是开发可靠工具，让量子计算商业开发者能够轻松使用，而无需承担当前量子实验室设备的高昂成本和专业培训需求。柔性线缆及Maybell对其功能和应用整合的持续研发，将构建未来基础设施，使工业界能够大规模制造量子计算机，让这些强大机器以经济高效的方式服务于众多企业。

“如果想扩展到数百个芯片，就需要能更可靠处理更多信号的互连技术。这就是林肯实验室线缆让我们如此兴奋的原因——它们实现了真正的可扩展性，”Maybell Quantum创始人兼首席技术官Kyle Thompson表示，“我们相信这项技术将显著改进我们的系统，并通过将联邦资助的创新转化为美国制造业，强化更广泛的美国量子生态系统。”