超导电路磁屏蔽
超导电路（Superconducting Circuit）是超导量子计算机的核心构建单元，通常以超导量子比特（Qubit）的形式集成在量子处理器上。这些电路依赖约瑟夫森结等超导器件，在毫开尔文（mK）级极低温环境下工作，以实现量子态的相干演化。
然而，超导量子比特对磁场极其敏感——微弱的磁场波动就足以导致量子退相干（Decoherence） ，使量子信息在极短时间内丢失，严重制约量子计算的保真度和可扩展性。此外，稀释制冷机内部不同组件之间还可能产生磁串扰（Magnetic Crosstalk） ，进一步恶化量子比特的性能。
我们的超导电路磁屏蔽解决方案针对这一“极低温、极高敏感”的矛盾而设计——采用 “高磁导率低温坡莫合金 + 超导材料”多层复合屏蔽结构，为超导量子芯片及其读出电路构建稳定的超低磁环境，确保量子比特在毫开尔文温区实现长相干时间与高保真度量子门操作
多层复合屏蔽，全频段覆盖：采用 “外层低温坡莫合金（衰减低频磁场）+ 内层超导材料（利用迈斯纳效应完全排磁）” 的复合结构。典型配置为三层圆柱形屏蔽层（每层厚度1 mm）：最内层为NbTi超导层（作为强抗磁壳），外层两层为低温坡莫合金（在液氦温度下保持高磁导率）。坡莫合金层将环境磁场从μT级衰减至nT级，超导层进一步将残余磁场完全排除，实现从DC到kHz频段的全频谱屏蔽。多层Cryophy屏蔽层结合超导铝屏蔽层可将磁串扰抑制超过八个数量级。
经超导量子芯片实测验证的屏蔽效能：多层屏蔽结构在液氦温度下经SQUID直接测试验证——径向屏蔽效能（SE）约80 dB，轴向屏蔽效能约68 dB。在液氦杜瓦中为超导单磁通量子（SFQ）电路芯片提供低于50 nT的洁净磁场。超导量子干涉器件（SQUID）实测表明，该结构在低频（0.1–100 Hz）磁场干扰下具有优异的屏蔽性能。
极低温环境全温区适配：针对超导电路工作于稀释制冷机毫开尔文温区（10 mK及以下） 的特性，选用在极低温下仍保持高磁导率的低温坡莫合金（如Cryoperm 10，在液氦温度及以下保持高磁导率）及超导材料（NbTi、Nb、Al）。系统在4.2 K（液氦）至10 mK（稀释制冷机）全温区范围内保持稳定的屏蔽性能。
紧凑化设计，适配有限实验空间：稀释制冷机内的实验空间极为有限。我们的屏蔽结构采用多段式组装设计，便于在稀释制冷机不同温区（如50 mK的Nb屏蔽层、3 K的Cryoperm层、300 K的MuMETAL层）分别安装，在保证屏蔽效能的同时最大化空间利用率。屏蔽筒配备可拆卸顶盖，便于量子芯片的更换与维护。
磁通陷阱（Flux Trapping）抑制：超导屏蔽层在冷却过程中可能困住环境磁场（磁通陷阱），影响超导电路的性能。我们的方案通过优化冷却过程中的磁场环境控制以及超导材料的合理选型，将磁通陷阱效应降至最低
超导电路磁屏蔽系统的性能，核心体现在“三个极致”：
极致低的残余磁场：多层复合屏蔽结构可将超导芯片工作区域的静态磁场降至<50 nT；在液氦（4.2 K）温度下，芯片位置的磁通密度可低至5 nT以下。多层Cryophy屏蔽层结合超导铝屏蔽层可将磁串扰抑制超过八个数量级，确保量子比特性能稳定。
极致高的屏蔽衰减：径向屏蔽效能（SE）约80 dB，轴向约68 dB。超导屏蔽层可将外部磁场绝对值和磁场波动降低55–70 dB。与超导铅屏蔽结合的设计可将磁场降低70 dB，磁场变化降低200 dB。
极低温下的性能保障：低温坡莫合金（Cryoperm 10）在液氦温度及以下保持高磁导率；NbTi超导层在4.2 K下作为强抗磁壳；超导铝屏蔽层在低温下利用迈斯纳效应形成完全抗磁体。当低温坡莫合金磁导率低于100,000时，屏蔽效能随磁导率下降而急剧降低，因此确保材料在低温下的高磁导率是屏蔽性能的关键
