সুপারকন্ডাক্টিং কোয়ান্টাম প্রসেসরগুলি পাতলা অ্যালুমিনিয়াম ফিল্ম থেকে তৈরি করা হয় এবং জমা হওয়া ধাতুর বিশুদ্ধতা একটি কোয়ান্টাম স্টেট কতক্ষণ বেঁচে থাকে তার একটি কঠিন সীমা নির্ধারণ করে। আল্ট্রাহাই-বিশুদ্ধতা 6N অ্যালুমিনিয়াম (99.9999% আল) জোসেফসন জংশন ইলেক্ট্রোডের জন্য নির্দিষ্ট করা হয়েছে কারণ দ্রবীভূত অমেধ্যগুলি কোয়াসিপার্টিক্যাল ফাঁদ হিসাবে আচরণ করে যা শক্তি শিথিলতাকে ত্বরান্বিত করে। একটি 6N টার্গেটের সাথে, জংশন স্ট্যাকগুলি নিয়মিতভাবে 15 mK-তে 200 µs এর উপরে সুসংগত সময়ে চিহ্নিত করা হয়, একটি পাতলা রেফ্রিজারেটরের বেস তাপমাত্রা।
কেন আল্ট্রাপিউর অ্যালুমিনিয়াম কিউবিট কোহেরেন্স নিয়ন্ত্রণ করে
কোয়ান্টাম প্রসেসর প্যাকেজ একই নিয়ম অনুসরণ করে। অ্যানোডাইজড অ্যালুমিনিয়াম হাউজিংগুলি একটি পরিবাহী, অ{1}}চুম্বকীয় ঘের প্রদান করে যা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক হস্তক্ষেপকে কমিয়ে দেয়, যখন সিলিকন-অ্যালুমিনিয়াম সাবস্ট্রেটগুলি 100 টিরও বেশি ফিজিক্যাল কিউবিট সহ প্রসেসর আর্কিটেকচারের জন্য প্রয়োজনীয় আন্তঃসংযোগ ঘনত্বকে সমর্থন করে৷ সাবস্ট্রেটের তাপীয় প্রসারণ এবং ধাতবকরণের সাথে মেলে, বারবার কুল ডাউন চক্রের মাধ্যমে ডাই-লেভেল ক্র্যাকিং কম রাখে।
উপাদান সোর্সিংয়ের জন্য, ব্যবহারিক স্পেসিফিকেশন একটি একক সংখ্যা নয় বরং একটি চেইন: লক্ষ্য বিশুদ্ধতা, ঘূর্ণায়মান এবং অ্যানিলিং অনুশীলন, পৃষ্ঠের সমাপ্তি এবং জমা চেম্বারের ভ্যাকুয়াম অবস্থা। ট্রেস আয়রন, সিলিকন এবং কপার হল সবচেয়ে ঘন ঘন নিয়ন্ত্রিত উপাদান, কারণ এগুলির প্রত্যেকটি ফিল্মের সমালোচনামূলক তাপমাত্রা পরিবর্তন করে এবং রিডআউট ইলেকট্রনিক্সকে অবশ্যই সমাধান করতে হবে এমন স্থানান্তর প্রস্থকে প্রশস্ত করে।
ক্রিওস্ট্যাট এবং ডিলিউশন রেফ্রিজারেটর ফ্যাব্রিকেশন
কিউবিট চিপের চারপাশে যান্ত্রিক হার্ডওয়্যার সমানভাবে বিশুদ্ধতা-চালিত। ইলেক্ট্রোপলিশড 1100 অ্যালয় সারফেসগুলি হাইড্রোজেন আউটগ্যাসিংকে অতি উচ্চ ভ্যাকুয়ামে কমিয়ে দেয়, একটি চেম্বার গৃহীত হওয়ার আগে ASTM E595 ভর-ক্ষতির স্ক্রীনিং দিয়ে সাধারণত যাচাই করা হয়। বহু-স্তর অ্যালুমিনিয়াম বিকিরণ ঢালগুলি 100 গাউসের উপরে বাহ্যিক চৌম্বক ক্ষেত্রগুলিকে কমিয়ে দেয় এবং ঝালাই করা 6061-T6 ফ্রেমগুলি স্থানচ্যুতির এক মাইক্রোমিটারের নীচে কম্পন ধরে রাখার সময় প্রায় 100 কেজি লোড বহন করে।
1100 খাদ শীট:ইলেক্ট্রোপলিশড এবং ভ্যাকুয়াম-ক্যুবিট ঘেরে কম আউটগ্যাসিংয়ের জন্য বেকড।
6061-T6 এক্সট্রুশন এবং প্লেট:ঢালাই করা কাঠামোগত ফ্রেম, অপটিক্যাল বেঞ্চ প্লেট, স্যাঁতসেঁতে মাউন্টিং ইন্টারফেস।
3003 খাদ:হাইড্রোফর্মড স্থির এবং তাপ-এক্সচেঞ্জার বডি যা 10 mK পর্যন্ত ক্রমাগত শীতলতা বজায় রাখে।
অ্যালুমিনিয়াম-নিওবিয়াম যৌগিক তার:পর্যায়গুলির মধ্যে প্রায় 100 W/(m·K) 4 K এর নিচে তাপীয় পরিবাহন।
অ্যানোডাইজড উপাদান:ডাইলেক্ট্রিক-সামঞ্জস্যপূর্ণ, অ{1}}আরএফ এবং ডিসি তারের তাঁতের জন্য চৌম্বকীয় পৃষ্ঠ।
হাইড্রোফর্মড 3003 স্থিরগুলি 10 mK পর্যন্ত অবিচ্ছিন্ন শীতলতা অর্জন করে যখন অভ্যন্তরীণ পৃষ্ঠের সমাপ্তি এবং ঢালাই গুণমান নিয়ন্ত্রণ করা হয়। অ্যালুমিনিয়াম-নিওবিয়াম যৌগিক তারগুলি আনুমানিক 100 W/(m·K) 4 K এর নীচে তাপ সঞ্চালন করে, যা তাদের ঘনীভূত স্তরগুলিকে সংযুক্ত করার জন্য একটি ব্যবহারিক পছন্দ করে তোলে। কম্পন-স্যাঁতসেঁতে মাউন্টিং প্লেটগুলি কম্পনের পথটি সম্পূর্ণ করে: 500 বা তার বেশি অ্যালুমিনিয়াম উপাদান সহ একটি পাতলা রেফ্রিজারেটর শুধুমাত্র নির্দিষ্টকরণের জন্য কাজ করে যখন প্রতিটি যান্ত্রিক ইন্টারফেস ভরের পরিবর্তে কঠোরতার জন্য ডিজাইন করা হয়।
রিডআউট চেইন, রেজোনেটর এবং ত্রুটি সংশোধন
রিডআউট হার্ডওয়্যার ভঙ্গুর কোয়ান্টাম অবস্থাকে সংকেতে রূপান্তর করে যা ক্লাসিক্যাল ইলেকট্রনিক্স প্রক্রিয়া করতে পারে এবং অ্যালুমিনিয়াম হল সেই উপাদান যা বেশিরভাগ কাজ সম্পাদন করে। সুপারকন্ডাক্টিং অ্যালুমিনিয়াম ক্যাভিটিস কোয়ান্টাম স্টেটকে এক সেকেন্ডেরও বেশি সময় ধরে রাখে, যা তাদের মেমরি উপাদান হিসেবে এবং প্রসেসরকে খাওয়ানো মাইক্রোওয়েভ লাইনের ফিল্টার হিসেবে ব্যবহার করে।
ত্রিমাত্রিক ট্রান্সমন ডিজাইনে অ্যালুমিনিয়াম ব্যবহার করা হয় একই ফিল্ম স্ট্যাক মাল্টিপ্লেক্সে তৈরি অনুরণনকারী ব্যাঙ্কগুলি একটি একক ফিড লাইনে অনেকগুলি কিউবিটকে স্ট্যাক করে, ঠান্ডা তারের সংখ্যা এবং প্রতিটি শীতল পর্যায়ে তারা চাপিয়ে দেওয়া তাপ লোডকে হ্রাস করে।
কোয়ান্টাম সেন্সিং, ম্যাগনেটোমেট্রি এবং মেট্রোলজি
একই বস্তুগত বৈশিষ্ট্য - একটি দীর্ঘ-মিলিকেলভিন তাপমাত্রায় অতিপরিবাহী অবস্থা - সেন্সিং ডিভাইসগুলির একটি পরিবারকে সমর্থন করে:
অ্যালুমিনিয়াম লুপ সহ SQUID ম্যাগনেটোমিটার ভূ-ভৌতিক এবং জৈব চিকিৎসা পরিমাপের জন্য femto-টেসলা পরিসরে ক্ষেত্রগুলিকে সমাধান করে।
অ্যালুমিনিয়াম আবরণ সহ পারমাণবিক বল মাইক্রোস্কোপ টিপস একটি নমুনার পৃষ্ঠে একক ঘূর্ণন সমাধান করে।
অ্যালুমিনিয়াম রেজোনেটরের উপর ভিত্তি করে ক্রায়োজেনিক RF ফিল্টারগুলি কন্ট্রোল লাইনের--ব্যান্ডের শব্দকে প্রত্যাখ্যান করে।
অ্যালুমিনিয়াম থেকে মেশিন করা কোয়ান্টাম গ্র্যাভিমিটার ভ্যাকুয়াম চেম্বারগুলি হিলিয়াম লিক-এর সাথে একত্রে টাইট ডাইমেনশনাল স্থায়িত্ব প্রদান করে।
এই সমস্ত অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য সাপ্লাই চেইন একই ডকুমেন্টেশন প্যাকেজের জন্য অনুরোধ করে: প্রত্যয়িত রাসায়নিক বিশ্লেষণ, শস্য-আকার এবং অন্তর্ভুক্তি ডেটা, অতিস্বনক বা রঞ্জক-পেনিট্রান্ট ওয়েল্ড রেকর্ড, এবং একটি পরিষ্কার, কণা-নিয়ন্ত্রিত প্যাকেজিং রুট যাতে একটি সমাপ্ত স্থানের উপাদান তৈরি না হয়।
কোয়ান্টাম-গ্রেড অ্যালুমিনিয়ামের জন্য স্পেসিফিকেশন রেফারেন্স
| ফর্ম | সাধারণ গ্রেড বা বিশুদ্ধতা | আবেদন | মূল প্রয়োজনীয়তা |
|---|---|---|---|
| ঘূর্ণিত শীট এবং ফয়েল | 6N (99.9999% Al) | জোসেফসন জংশন ইলেক্ট্রোড, অনুরণনকারী | কম ট্রেস অমেধ্য, নিয়ন্ত্রিত শস্য আকার |
| ইলেক্ট্রোপলিশড শীট | 1100 | Cryostat liners, UHV পৃষ্ঠতল | কম আউটগ্যাসিং, মিরর পৃষ্ঠ ফিনিস |
| প্লেট এবং এক্সট্রুশন | 6061-T6 | কাঠামোগত ফ্রেম, মাউন্ট প্লেট | ঢালাইযোগ্যতা, মাত্রিক স্থায়িত্ব |
| হাইড্রোফর্মড টিউব এবং শেল | 3003 | এখনও মৃতদেহ, তাপ এক্সচেঞ্জার | 10 mK এ অবিচ্ছিন্ন পরিষেবা |
| যৌগিক তার | অ্যালুমিনিয়াম-নিওবিয়াম | ইন্টার-পর্যায়ের তাপীয় লিঙ্ক | কম বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা, উচ্চ তাপ প্রবাহ |
এক্সট্রুড এবং রোল্ড স্টক সাধারণত শীট এবং প্লেটের জন্য ASTM B209 বা এক্সট্রুড আকারের জন্য ASTM B221 এর বিপরীতে সরবরাহ করা হয়, রাসায়নিক গঠন EN 573-3 এ রিপোর্ট করা হয় যেখানে একটি ইউরোপীয় স্পেসিফিকেশন অনুরোধ করা হয়। ক্রায়োস্ট্যাট প্লেটের গ্রহণযোগ্যতা আলোচনায় সহনশীলতা এবং সমতলতা প্রাধান্য পায়, কারণ 15 এমকে স্ট্যাক একত্রিত হওয়ার পরে একটি বিকৃত লাইনার শিম করা যায় না।
FAQ
প্রশ্ন: সুপারকন্ডাক্টিং কিউবিটগুলির জন্য আল্ট্রাপিওর অ্যালুমিনিয়াম কেন অপরিহার্য?
ফিল্মের অপরিষ্কার পরমাণুগুলো কোয়াসিপার্টিক্যাল ফাঁদ হিসেবে কাজ করে। একটি 6N (99.9999%) অ্যালুমিনিয়াম লক্ষ্য এই ত্রুটিগুলিকে সীমিত করে যাতে জোসেফসন জংশনগুলি 15 mK এ 200 µs এর উপরে সুসংগত সময় বজায় রাখতে পারে।
প্রশ্নঃ রেফ্রিজারেটরের উপাদান পাতলা করার জন্য কোন অ্যালুমিনিয়াম খাদ ব্যবহার করা হয়?
হাইড্রোফর্মড 3003 অ্যালয় স্থির দেহ এবং হিট এক্সচেঞ্জারের জন্য সাধারণ, যখন ইলেক্ট্রোপলিশড 1100 শীট ভ্যাকুয়াম লাইনারগুলির জন্য এবং ঢালাই করা কাঠামোগত ফ্রেমের জন্য 6061-T6 প্লেট ব্যবহার করা হয়।
প্রশ্নঃ কিভাবে অ্যালুমিনিয়াম কোয়ান্টাম হার্ডওয়্যারকে হস্তক্ষেপ থেকে রক্ষা করে?
অ্যানোডাইজড অ্যালুমিনিয়াম ঘের এবং নেস্টেড রেডিয়েশন শিল্ডগুলি একটি পরিবাহী, অ{0}}চৌম্বকীয় বাধা তৈরি করে যা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক হস্তক্ষেপ এবং 100 গাউসের উপরে বাহ্যিক চৌম্বক ক্ষেত্রগুলিকে হ্রাস করে।
প্রশ্ন: অ্যালুমিনিয়াম-নিওবিয়াম যৌগিক তারগুলি কী তাপ পরিবাহিতা প্রদান করে?
যৌগিক অ্যালুমিনিয়াম-নিওবিয়াম তার বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা কম রেখে প্রায় 100 W/(m·K) 4 K এর নিচে তাপ সঞ্চালন করে, যা আন্তঃ-পর্যায়ের তাপীয় লিঙ্কগুলির জন্য উপযুক্ত।
প্রশ্ন: কোয়ান্টাম ত্রুটি সংশোধন হার্ডওয়্যারের জন্য অ্যালুমিনিয়াম ব্যবহার করা যেতে পারে?
হ্যাঁ। সুপারকন্ডাক্টিং অ্যালুমিনিয়াম ক্যাভিটিস এক সেকেন্ডেরও বেশি সময়ের জন্য কোয়ান্টাম অবস্থা সঞ্চয় করে এবং অ্যালুমিনিয়াম রেজোনেটর ব্যাঙ্কগুলি একটি একক রিডআউট লাইনে অনেকগুলি কিউবিট মাল্টিপ্লেক্স করে।
প্রশ্ন: ক্রায়োস্ট্যাট অ্যালুমিনিয়াম পৃষ্ঠের আউটগ্যাসিং কীভাবে নিয়ন্ত্রণ করা হয়?
ইলেক্ট্রোপলিশিং এর পরে ভ্যাকুয়াম বেক-আউট পৃষ্ঠের অক্সাইড এবং শোষিত হাইড্রোজেনকে সরিয়ে দেয়; ফলাফল সমাবেশের আগে ASTM E595 ভর-ক্ষতির মানদণ্ডের বিপরীতে স্ক্রীন করা হয়।
প্রশ্ন: কোয়ান্টাম-গ্রেড অ্যালুমিনিয়ামের জন্য কোন বিশুদ্ধতা গ্রেড পাওয়া যায়?
স্ট্যান্ডার্ড উত্পাদন 4N5 থেকে 6N (99.995% থেকে 99.9999%) শীট এবং ফয়েলে, প্রত্যয়িত রাসায়নিক বিশ্লেষণ এবং শস্য- আকারের ডেটা প্রতি ব্যাচ সরবরাহ করে।
