केवल कुछ माइक्रो-केल्विन के तापमान में वृद्धि एक क्वांटम प्रोसेसर के लिए अपनी नाजुक सुपरपोजिशन अवस्था खोने के लिए पर्याप्त थी। इसका कारण अवरक्त विकिरण द्वारा ऊष्मा रिसाव की ओर इशारा करता था, लेकिन उत्पत्ति नग्न आंखों से अदृश्य थी। वॉल्यूमेट्रिक स्कैनिंग और 3D थर्मल सिमुलेशन के संयुक्त कार्यप्रवाह की बदौलत, इंजीनियरों ने डाइल्यूशन रेफ्रिजरेटर के हीलियम-3/हीलियम-4 मिक्सिंग चैंबर में एक माइक्रो-छिद्र का पता लगाया।
क्रायोजेनिक दोष का पता लगाने के लिए सिमुलेशन कार्यप्रवाह 🔬
प्रक्रिया मिक्सिंग चैंबर ब्लॉक के उच्च-रिज़ॉल्यूशन कंप्यूटेड टोमोग्राफी स्कैन से शुरू हुई, जिसे संदिग्ध माइक्रो-छिद्र की सटीक ज्यामिति का पुनर्निर्माण करने के लिए Volume Graphics में संसाधित किया गया। इस वॉल्यूमेट्रिक मेश को COMSOL Multiphysics में निर्यात किया गया, जहाँ मिली-केल्विन तापमान पर ब्लैकबॉडी विकिरण द्वारा ऊष्मा स्थानांतरण का मॉडल तैयार किया गया। थर्मल विश्लेषण से पता चला कि उप-माइक्रोमीटर आयामों वाला छिद्र परजीवी अवरक्त विकिरण के लिए एक वेवगाइड के रूप में कार्य करता था। मॉडल को मान्य करने के लिए, SolidWorks Thermal Analysis में एक पूरक अध्ययन किया गया, जिसने पुष्टि की कि दोष द्वारा प्रेरित तापीय प्रवणता क्वबिट की सुसंगति को तोड़ने के लिए पर्याप्त थी।
माइक्रोफैब्रिकेशन: क्वांटम सुसंगति की सीमा ⚛️
यह मामला दर्शाता है कि क्वांटम कंप्यूटर का सबसे बड़ा दुश्मन केवल विद्युत शोर नहीं है, बल्कि इसके क्रायोजेनिक घटकों की ज्यामितीय पूर्णता है। एक एकल माइक्रो-छिद्र, एक दोष जो पारंपरिक अर्धचालक उद्योग में अप्रासंगिक होगा, क्वांटम पैमाने पर एक तापीय आपदा बन जाता है। COMSOL और Volume Graphics जैसे उपकरणों का एकीकरण न केवल विफलताओं का निदान करने की अनुमति देता है, बल्कि अति-निम्न तापमान प्रणालियों में सटीक माइक्रोफैब्रिकेशन के लिए एक नया गुणवत्ता मानक स्थापित करता है।
मिक्सिंग चैंबर में माइक्रो-छिद्र के माध्यम से ऊष्मा स्थानांतरण को गणितीय रूप से कैसे मॉडल किया जा सकता है, ताकि उस महत्वपूर्ण तापमान सीमा की भविष्यवाणी की जा सके जो सुपरकंडक्टिंग प्रोसेसर में क्वांटम सुसंगति के नुकसान को प्रेरित करती है?
(नोट: 200mm वेफर का अनुकरण करना पिज्जा बनाने जैसा है: हर कोई एक टुकड़ा चाहता है)