양자 칩을 제작할 때는 열 관리 방식을 완전히 바꿔야 합니다. 일반적인 PCB를 조립하는 방식으로는 양자 칩을 만들 수 없습니다. 익숙한 그런 대형 대류 오븐들도 여기서는 전혀 쓸모가 없습니다.
그래서 우리는 디지털 적외선 가열 장치를 사용합니다. 이 방식은 에너지를 정확하게 표적에 집중시키는 원리입니다. 열이 반드시 필요한 곳에만 가해져서, 작업 공간의 나머지 부분이 사우나처럼 되는 것을 막을 수 있습니다.
핵심은 파장에 있습니다. 양자 프로세서는 결국 근절대온도에 가까운 온도에서 작동하지만, 그런 칩들을 만들고 결합시키려면 강력한 열이 필요합니다. 우리는 단파 적외선 송신기를 사용하는데, 이는 에너지를 물질 깊숙이 전달할 수 있기 때문입니다. 장파 복사는 표면에서 그대로 반사됩니다. 파장을 조절함으로써 납땜제나 접착제를 직접 가열할 수 있습니다. 이것이 바로 기판이 변형되는 것을 막는 유일한 방법입니다.
더 이상 추측할 필요가 없습니다. 우리는 디지털 가열 장치를 사용하는데, “충분히 가깝다”는 식의 접근은 통하지 않습니다. PID 제어를 통해 온도를 ±1°C 이내로 안정적으로 유지합니다.
생각해보세요. 만약 온도가 5도만큼 변동해도, 양자 회로의 섬세한 부분들이 손상될 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 열이 발생하는 곳에 고성능 온도 센서를 설치합니다. 그러면 컨트롤러가 실시간으로 칩의 상태를 정확하게 파악할 수 있습니다.
단점도 있습니다. 이러한 장치를 그냥 벽에 연결해서 사용할 수는 없습니다. 깨끗한 전력이 필요합니다. 전압이 요동치면 적외선 램프가 깜빡이게 되고, 정밀도가 떨어집니다.
또한 열 밀도도 문제입니다. 이러한 램프들은 엄청난 양의 에너지를 방출합니다. 배기나 냉각 팬을 제대로 관리하지 않으면, 장비의 내부가 과열되고 센서들의 데이터도 왜곡되어 결국 전체 제품이 망가질 수 있습니다. 답답하지만, 이를 피할 수는 있습니다.
우리는 이러한 장치들을 클린룸에 바로 설치할 수 있도록 설계했습니다. 크기를 작게 유지함으로써 글로브박스나 진공 챔버 안에도 들어갈 수 있습니다. 이는 극도의 정밀도를 얻는 대신, 그 열을 효과적으로 관리해야 한다는 단점이 있습니다.