क्वांटम चिपों के लिए सही तापमान प्राप्त करना
जब हम सामान्य PCBs के उपयोग से क्वांटम चिपें बनाने लगते हैं, तो तापमान को नियंत्रित करने का तरीका भी बदलना होता है… पूरी तरह से। वे बड़े कंवेक्शन ओवन, जिनका उपयोग हम सामान्य रूप से करते हैं, यहाँ काम नहीं आते।
इसीलिए हम डिजिटल इन्फ्रारेड (IR) हीटिंग स्टेशनों का उपयोग करते हैं। ऐसे हीटिंग स्टेशनों में ऊर्जा को सीधे चाहिए उसी जगह पर भेजा जाता है, ताकि बाकी हिस्से में तापमान बढ़े नहीं।
रहस्य तो तरंगदैर्घ्य में ही है।
क्वांटम प्रोसेसरों को लगभग निरपेक्ष शून्य तापमान पर ही रखा जाता है… लेकिन उन्हें बनाने एवं जोड़ने हेतु अत्यधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। हम छोटी-तरंगदैर्घ्य वाले IR एमिटरों का ही उपयोग करते हैं… क्योंकि ऐसे एमिटर ठोस पदार्थों के अंदर तक ऊर्जा पहुँचाते हैं। लंबी-तरंगदैर्घ्य वाली विकिरणें तो सतह से ही टकरकर वापस आ जाती हैं। तरंगदैर्घ्य को नियंत्रित करके ही हम सोल्डर पेस्ट या बाइंडिंग एजेंट को सीधे गर्म कर सकते हैं… यही तरीका है जिससे सब्सट्रेट विकृत न हो।
अब कोई अनुमान नहीं…
हम डिजिटल हीटिंग स्टेशनों का ही उपयोग करते हैं… क्योंकि “लगभग सही” तापमान पर्याप्त नहीं है। हम PID लूप्स का उपयोग करके तापमान को ±1°C के भीतर ही रखते हैं।
सोचिए… यदि तापमान में पाँच डिग्री का भी अंतर हो जाए, तो क्वांटम सर्किट के संवेदनशील हिस्से नष्ट हो सकते हैं। ऐसा होने से बचने हेतु हम हीट जोन में ही उच्च-गुणवत्ता वाले थर्मोकपलों का उपयोग करते हैं… इस तरह कंट्रोलर को चिप के वास्तविक तापमान की जानकारी मिलती रहती है।
लेकिन एक समस्या तो हमेशा ही होती है…
ऐसे हीटिंग स्टेशनों को बस वॉल सॉकेट में जोड़कर ही उपयोग में नहीं लाया जा सकता… इनके लिए शुद्ध ऊर्जा की आवश्यकता है। यदि वोल्टेज में उतार-चढ़ाव हो जाए, तो IR लैंप ठीक से काम नहीं करेंगे… और हमारी सटीकता भी खत्म हो जाएगी।
फिर तो ऊष्मा-घनत्व की भी समस्या है… ऐसे लैंप बहुत अधिक ऊर्जा उत्पन्न करते हैं… यदि वेंटिलेशन/कूलिंग सिस्टम ठीक से काम न करे, तो हाउसिंग गर्म हो जाएगी… सेंसरों का कार्य भी बिगड़ जाएगा… और पूरा बैच ही नष्ट हो जाएगा। यह निराशाजनक है… लेकिन इससे बचा जा सकता है।
हमने ऐसे हीटिंग स्टेशनों को ऐसे ही डिज़ाइन किया है कि वे क्लीनरूमों में आसानी से इस्तेमाल किए जा सकें… हमने इनका आकार छोटा ही रखा है… ताकि वे ग्लवबॉक्स या वैक्यूम चैंबरों में भी फिट हो सकें। यह एक सरल समझौता है… हमें उच्च सटीकता मिलती है… लेकिन इसके लिए हमें उस स्थानीय ऊष्मा को नियंत्रित करना ही होगा।