英国量子计算公司OQC近期宣布，成功开发并演示了一种3D集成的嵌入式滤波器，旨在解决超导量子处理器中普遍存在的珀塞尔衰变（Purcell decay）问题。这一突破被视为迈向可扩展、高速量子计算的重要一步。珀塞尔效应会导致量子比特在读出过程中发生激发态衰变，从而在测量速度与量子相干性之间形成难以调和的矛盾。OQC的新滤波器旨在优化这一平衡，同时不增加处理器的物理尺寸。
超导量子比特作为量子计算的主流技术路线，其核心挑战在于维持脆弱的量子态。尽管这类量子比特具备速度快、可扩展性强等优势，但极易受环境噪声和能量弛豫影响而发生退相干。特别是在读取量子信息时，量子比特与谐振器的相互作用会引入珀塞尔效应，导致能量直接耗散到读出通道中。长期以来，控制这一效应是实现容错量子计算的关键，而OQC的研究提出了一种全新的珀塞尔滤波方案。
现有技术方案往往需要在测量速度和相干性之间妥协，或者导致芯片体积增大。OQC的创新之处在于将滤波器直接集成到多层印刷电路板（PCB）封装中，这是该领域的首次报道。该设计采用带通滤波器嵌入复用电路，利用类天线结构限制光子通过谐振器读出线路的衰减。这种3D设计完全位于量子比特布局的范围内，不增加设备的物理占用面积，为大规模量子芯片的扩展提供了可扩展的解决方案。
在技术细节上，这些滤波器呈三角形共面贴片天线形状，位于三层PCB堆叠的中间层，设计工作频率为10 GHz，3 dB带宽为0.88 GHz，能有效通过所需信号并阻挡干扰频率。每个滤波器可同时耦合九个读出谐振器，支持频率复用读出，最多支持九路通道。这种设计不仅保持了模块化，还简化了封装工艺，避免了在量子比特基底上直接制作滤波器所带来的复杂制造步骤。
英国作为全球量子计算的重要参与者，拥有深厚的超导量子技术积累。OQC此次将滤波器从芯片基底转移至PCB封装层，体现了行业对“模块化”和“可复用性”的追求。这种架构调整降低了制造复杂度，使得量子处理器在扩展规模时更具灵活性。模拟与35量子比特芯片的实测结果均表明，集成滤波器显著延长了量子比特寿命，提升了系统的鲁棒性。
对于中国量子行业从业者而言，OQC的这一成果启示我们：在追求量子比特数量扩展的同时，封装层级的创新同样关键。通过优化读出链路的物理架构而非单纯改进芯片本身，或许能以更低的成本实现系统性能的跃升，这为国内超导量子计算在工程化落地方面提供了新的技术参考思路。