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量子計算機對超凈間的要求

日期：2026-03-12 16:42 瀏覽次數(shù)：

量子計算機超凈間是保障量子比特穩(wěn)定運行、實現(xiàn)高精度量子計算的核心環(huán)境，其要求極為嚴(yán)苛，需從環(huán)境潔凈度、溫濕度控制、電磁屏蔽與振動及人員操作規(guī)范等多維度構(gòu)建封閉潔凈空間，具體要求如下：

 

一是環(huán)境潔凈度。量子計算機超凈間為防止灰塵造成光路散射或光學(xué)元件損壞等，核心光路組裝區(qū)需達到 ISO 5級（百級） 甚至更高標(biāo)準(zhǔn)，要求每立方米空氣中≥0.5微米的微粒數(shù)不超過3520個。再如中國首個光量子工廠就設(shè)有萬級（ISO 7級）潔凈生產(chǎn)區(qū)，被稱作光量子計算機的“無塵手術(shù)室”。

二是環(huán)境穩(wěn)定性也就是保持量子計算機超凈間的恒溫恒濕狀態(tài)以及穩(wěn)定的壓差。溫度或濕度的細(xì)微波動，都可能導(dǎo)致光學(xué)元件熱脹冷縮或光路偏移。穩(wěn)定的溫濕度可以防止芯片表面水分子吸附影響量子比特相干時間，也能防止鏡片結(jié)露或者靜電積累。同時，量子計算機超凈間需維持5-10Pa的正壓差，防止外部污染空氣滲入，并通過壓差傳感器實時監(jiān)測相鄰區(qū)域壓力梯度。

 

三是極致抗干擾也就是超凈間關(guān)于振動與電磁屏蔽方面的防護。這是量子超凈間區(qū)別于普通超凈間的最大難點。振動方面，常采用獨立地基、防振基座等設(shè)計，以隔絕人員走動或交通引起的微擾。設(shè)備與建筑結(jié)構(gòu)隔離，禁電梯、泵等強振源。而對于電磁屏蔽方面，可采用全室銅/鋁屏蔽網(wǎng)，避免射頻干擾和工頻磁場影響量子態(tài)操控。

 

四是人員操作規(guī)范。為了實現(xiàn)以上指標(biāo)，量子計算機超凈間需進行嚴(yán)格管理。建立人員凈化、行為規(guī)范等多重保障體系，如人員進入超凈間需穿防靜電無塵服，佩戴防靜電手腕帶，經(jīng)風(fēng)淋、靜電檢測（≤100V）；嚴(yán)格進出管控，減少人員擾動。操作臺上鋪設(shè)防靜電橡膠墊；使用防靜電鑷子取放芯片，避免接觸芯片中心量子比特陣列區(qū)域，操作全程通過光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡實時監(jiān)控等。

 

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