Điều chỉnh nhiệt độ phù hợp cho các chip lượng tử
Khi chuyển từ việc sử dụng các tấm PCB thông thường sang việc chế tạo các chip lượng tử, cách xử lý nhiệt cũng cần thay đổi hoàn toàn. Những lò sưởi kiểu đối lưu lớn mà chúng ta vẫn hay sử dụng thì không thể áp dụng được trong trường hợp này.
Đó là lý do tại sao chúng ta sử dụng các thiết bị sưởi bằng tia hồng ngoại kỹ thuật số. Phương pháp này giúp truyền năng lượng một cách chính xác vào vị trí cần thiết, mà không làm cho toàn bộ khu vực làm việc trở thành môi trường quá nóng.
Bí quyết nằm ở bước sóng.
Các bộ xử lý lượng tử hoạt động ở nhiệt độ gần bội số của 0 độ C. Tuy nhiên, để chế tạo và ghép các linh kiện lại với nhau, cần có nguồn nhiệt mạnh. Chúng ta sử dụng các bộ phát tia hồng ngoại bước sóng ngắn vì chúng có khả năng xuyên sâu vào chất liệu. Trong khi đó, tia hồng ngoại bước sóng dài chỉ phản xạ trên bề mặt. Bằng cách điều chỉnh bước sóng, chúng ta có thể làm nóng chính chất keo dán hoặc chất kết dính. Đây là cách duy nhất để tránh việc vật liệu bị biến dạng.
Không còn chuyện đoán mò nữa.
Chúng ta sử dụng các thiết bị kỹ thuật số vì việc “gần đủ” là không thể chấp nhận được. Chúng ta dựa vào các mạch PID để duy trì nhiệt độ ổn định trong phạm vi ±1°C. Hãy tưởng tượng xem: nếu nhiệt độ thay đổi chỉ 5 độ C thôi, các mối nối nhạy cảm trong mạch lượng tử có thể bị hỏng. Để tránh điều này, chúng ta sử dụng các cặp nhiệt điện chất lượng cao ngay tại vùng phát nhiệt. Nhờ vậy, bộ điều khiển có thể biết chính xác nhiệt độ thực tế của chip.
Nhưng vẫn còn những hạn chế.
Bạn không thể đơn giản cắm các thiết bị này vào ổ cắm rồi bỏ mặc chúng. Bạn cần nguồn điện ổn định. Nếu có sự biến đổi về điện áp, các đèn hồng ngoại sẽ nhấp nháy, và độ chính xác sẽ bị ảnh hưởng. Ngoài ra, còn có vấn đề về mật độ nhiệt. Các đèn hồng ngoại này phát ra lượng năng lượng rất lớn. Nếu không có hệ thống làm mát hiệu quả, vỏ thiết bị sẽ bị nóng lên, các cảm biến sẽ hoạt động không chính xác, và toàn bộ sản phẩm sẽ bị hỏng. Điều này thật khó chịu, nhưng vẫn có thể tránh được.
Chúng tôi thiết kế các thiết bị này để có thể thay thế các thiết bị trong phòng sạch. Kích thước của chúng rất nhỏ, vì vậy chúng có thể được đặt bên trong các buồng chân không. Đó là sự đánh đổi giữa độ chính xác cao và việc cần phải quản lý nhiệt độ một cách cẩn thận.