การควบคุมอุณหภูมิให้เหมาะสมสำหรับชิปควอนตัม
เมื่อเปลี่ยนจากการใช้ PCB ธรรมดามาสร้างชิปควอนตัม วิธีการจัดการกับความร้อนก็ต้องเปลี่ยนไปด้วย โดยสิ้นเชิง เตาอบแบบคอนเวกชันขนาดใหญ่ที่เราคุ้นเคยนั้นไม่เหมาะสมสำหรับการใช้งานนี้เลย
ดังนั้นเราจึงใช้เครื่องทำความร้อนแบบอินฟราเรดดิจิทัลแทน วิธีนี้จะช่วยให้ความร้อนถูกส่งไปยังจุดที่ต้องการได้อย่างแม่นยำ โดยไม่ทำให้พื้นที่อื่นๆ ร้อนเกินไป
เคล็ดลับอยู่ที่ความยาวคลื่น
โปรเซสเซอร์ควอนตัมจะอยู่ในสภาพอุณหภูมิใกล้ศูนย์เดชีเวสี แต่การสร้างและเชื่อมต่อชิปเหล่านี้ต้องใช้ความร้อนที่มีความเข้มสูง เราจึงใช้เครื่องทำความร้อนแบบอินฟราเรดความยาวคลื่นสั้น เพราะความร้อนจะซึมเข้าไปในวัสดุได้ลึกกว่า ส่วนความร้อนความยาวคลื่นยาวนั้นจะสะท้อนกลับมาที่ผิวหน้าเท่านั้น การปรับความยาวคลื่นจะช่วยให้เราสามารถทำความร้อนให้กับส่วนที่ต้องการได้โดยตรง นี่คือวิธีเดียวที่จะป้องกันไม่ให้วัสดุบิดเบี้ยว
ไม่มีทางเดาได้อีกต่อไป
เราใช้เครื่องทำความร้อนแบบดิจิทัล เพราะ “ใกล้เพียงพอ” ไม่ใช่ทางเลือกที่ดี แต่เราใช้ระบบ PID เพื่อรักษาอุณหภูมิให้อยู่ในช่วง ±1°C ลองคิดดูสิ หากอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไปเพียงห้าองศาเซลเซียส ก็อาจทำให้ส่วนประกอบที่เปราะบางของวงจรควอนตัมเสียหายได้ เพื่อป้องกันเรื่องนี้ เราจึงใช้เซ็นเซอร์อุณหภูมิคุณภาพสูงไว้ในบริเวณที่มีความร้อนสูง วิธีนี้จะช่วยให้ตัวควบคุมรู้อุณหภูมิของชิปได้แบบเรียลไทม์
แต่ก็มีข้อจำกัด
คุณไม่สามารถเชื่อมต่อเครื่องทำความร้อนเหล่านี้เข้ากับปลั๊กไฟธรรมดาได้ คุณต้องใช้แหล่งจ่ายไฟที่มีคุณภาพดี หากมีแรงดันไฟฟ้าสูงเกินไป เครื่องทำความร้อนก็จะไม่ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ยังมีเรื่องความหนาแน่นของความร้อนอีกด้วย เครื่องทำความร้อนเหล่านี้สร้างพลังงานมหาศาล หากคุณไม่มีระบบระบายความร้อนที่ดี ตัวเครื่องก็จะร้อนขึ้น และเซ็นเซอร์ก็จะให้ข้อมูลที่ผิดพลาด ซึ่งจะทำให้ชิปทั้งหมดเสียหายได้ แต่เรื่องนี้สามารถหลีกเลี่ยงได้
เราออกแบบเครื่องทำความร้อนเหล่านี้ให้สามารถใช้แทนเครื่องทำความร้อนในห้องควบคุมความสะอาดได้ เราออกแบบให้มีขนาดเล็ก เพื่อให้สามารถใช้งานได้ภายในห้องที่มีสภาพสุญญากาศได้ มันเป็นการแลกเปลี่ยนที่เรียบง่าย: คุณจะได้ความแม่นยำสูง แต่คุณก็ต้องดูแลการควบคุมความร้อนอย่างระมัดระวังด้วย