Het juiste thermische niveau bereiken voor kwantumchips
Wanneer je overgaat van het gebruiken van standaard PCB’s naar het bouwen van kwantumchips, moet de manier waarop je omgaat met warmte drastisch veranderen. Die grote convectie-ovens die je gewend bent te gebruiken, werken hier niet.
Daarom gebruiken we digitale infraroodverwarmingsapparaten. Het gaat hier om gerichte energie-toevoer: de warmte moet precies op de plek terechtkomen waar het nodig is, zodat de rest van het werkgebied geen sauna wordt.
De sleutel ligt in de golflengte.
Kwantumprocessors werken uiteindelijk bij bijna absolute nultemperatuur. Maar om ze te kunnen bouwen en te verbinden, is er veel warmte nodig. We gebruiken korte-golflengte infraroodemitters, omdat deze warmte dieper in het materiaal doordringt. Langegolflengtestraling kaatst alleen maar af op het oppervlak. Door de golflengte goed in te stellen, kan de lijm of andere verbindingssmiddelen rechtstreeks worden verwarmd. Dit is de enige manier om te voorkomen dat het substraat vervormt.
Geen gokken meer.
We gebruiken digitale apparaten, want ‘bijna goed genoeg’ is geen optie. We maken gebruik van PID-controlegolven om de temperatuur binnen ±1°C te houden. Stel je voor: als de temperatuur zelfs maar vijf graden verschuift, kunnen de gevoelige onderdelen van een kwantumcircuit beschadigen. Om dit te voorkomen, plaatsen we hoogwaardige thermocoupons recht in de hittezone. Hierdoor weet de controller precies wat er met de chip gebeurt.
Er zijn echter nadelen…
Je kunt deze apparaten niet zomaar aansluiten op het stopcontact. Je hebt schone stroom nodig. Als er spanningsschommelingen zijn, zal de infraroodlamp flikkeren, waardoor de precisie verdwijnt. Bovendien produceert deze apparaten veel warmte. Als je niet goed let op de ventilatie en koelventielen, zal het apparaat oververhit raken. Dat leidt tot schade aan alle chips. Het is frustrerend, maar het is te voorkomen.
We hebben deze apparaten ontworpen als vervanging voor apparaten die worden gebruikt in schone kamers. Ze hebben een kleine afmeting, zodat ze gemakkelijk in handschoenkasten of vacuümkamers passen. Het is een simpele afweging: je krijgt extreem hoge precisie, maar je moet wel goed opletten hoe je de warmte beheert.