Як правильно контролювати температуру в квантових чіпах
Коли йдеться про створення квантових чіпів замість звичайних друкованих плат, спосіб контролю температури мусить змінитися. Повністю. Ті великі конвекційні печі, до яких ви звикли, тут просто не підходять.
Саме тому ми використовуємо цифрові інфрачервоні нагрівачі. Суть полягає у точному направленні енергії – потрібно, щоб тепло потрапляло саме туди, де це необхідно, без того, щоб решта робочої поверхні перетворилась на „сауну“.
Секрет полягає у довжині хвилі.
Квантові процесори функціонують при температурі майже абсолютного нуля, але для їх створення потрібна значна кількість тепла. Ми використовуємо нагрівачі короткохвильового інфрачервоного випромінювання, адже вони можуть проникати глибше в матеріал. Довгохвильове випромінювання просто відбивається від поверхні. Контролюючи довжину хвилі, можна прямо нагрівати клей або інший з’єднувальний матеріал. Це єдиний спосіб уникнути деформації основи чіпа.
Більше жодних припущень.
Ми використовуємо цифрові нагрівачі, тому що „майже достатньо“ – це не підходить. Ми покладаємося на системи керування типу PID, щоб температура залишалась стабільною в межах ±1°C.
Уявіть собі: якщо температура зміниться навіть на п’ять градусів, це може пошкодити делікатні елементи квантової схеми. Щоб цього уникнути, ми встановлюємо високоякісні термопари прямо в зоні нагріву. Таким чином контролер може точно визначати температуру чіпа в реальному часі.
Але є й недоліки…
Ці нагрівачі не можна просто підключити до електромережі та забути про них. Потрібна чиста електроенергія. Якщо тиск живлення коливається, лампи будуть мерехтіти, а точність контролю зникне.
Є ще проблема з щільністю тепла. Ці лампи виділяють велику кількість енергії. Якщо не достатньо систем охолодження, корпус нагрівається, датчики починають давати неточні дані, і все це може зруйнувати всю партію чіпів. Це дратує, але це можна уникнути.
Ми розробили ці нагрівачі так, щоб вони могли замінити традиційні системи охолодження в чистих кімнатах. Розміри цих нагрівачів мінімальні, тож вони можуть поміщатися в камери вакууму чи інші спеціальні пристрої. Це простий компроміс: отримується висока точність, але потрібно ретельно контролювати температуру в цій зоні.