Mae proseswyr cwantwm superconducting yn cael eu hadeiladu o ffilmiau alwminiwm tenau, ac mae purdeb y metel a adneuwyd yn gosod terfyn caled ar ba mor hir y mae cyflwr cwantwm yn goroesi. Mae alwminiwm purdeb 6N hynod uchel (99.9999% Al) wedi'i nodi ar gyfer electrodau cyffordd Josephson oherwydd bod amhureddau toddedig yn ymddwyn fel trapiau lledronyn sy'n cyflymu ymlacio egni. Gyda tharged 6N, nodweddir staciau cyffordd fel mater o drefn ar amseroedd cydlyniad uwchlaw 200 µs ar 15 mK, sef tymheredd sylfaenol oergell wanhau.
Pam mae Alwminiwm Ultrapure yn Rheoli Cydlyniad Qubit
Mae pecynnau prosesydd Quantum yn dilyn yr un rheol. Mae amgaeadau alwminiwm anodized yn darparu amgaead dargludol, anfagnetig sy'n gwanhau ymyriant electromagnetig, tra bod swbstradau alwminiwm silicon yn cynnal y dwysedd rhyng-gysylltu sy'n ofynnol gan saernïaeth prosesydd gyda mwy na 100 qubits ffisegol. Mae paru ehangiad thermol swbstrad a meteleiddio yn cadw lefel y marw rhag cracio'n isel trwy gylchredau oeri ailadroddus-i lawr.
Ar gyfer cyrchu deunydd, nid yw'r fanyleb ymarferol yn rhif sengl ond yn gadwyn: targed purdeb, ymarfer rholio ac anelio, gorffeniad wyneb, a chyflwr gwactod y siambr ddyddodi. Haearn hybrin, silicon a chopr yw'r elfennau a reolir amlaf, oherwydd bod pob un ohonynt yn symud tymheredd critigol y ffilm ac yn ehangu'r lled trawsnewid y mae'n rhaid i'r electroneg allddarllen ei ddatrys.
Cryostat a Gwanhau Oergell Gwneuthuriad
Mae caledwedd mecanyddol o amgylch y sglodyn qubit yr un mor burdeb-. Mae arwynebau aloi electropolished 1100 yn lleihau allyriadau hydrogen mewn gwactod tra uchel, gofyniad a ddilysir fel arfer gyda sgrinio colled màs ASTM E595 cyn derbyn siambr. Mae tariannau ymbelydredd alwminiwm aml-haen yn gwanhau meysydd magnetig allanol uwchlaw 100 medrydd, ac mae fframiau 6061-T6 wedi'u weldio yn cario llwythi o tua 100 kg tra'n dal dirgryniad o dan un micrometr o ddadleoli.
dalen aloi 1100:wedi'i electrosgleinio a-pobi ar gyfer nwyon llosg isel yn y lloc qubit.
Allwthiadau a phlât 6061-T6:fframiau strwythurol wedi'u weldio, platiau mainc optegol, rhyngwynebau mowntio llaith.
3003 aloi:cyrff cyfnewidydd llonydd a gwres hydroffurfiedig sy'n cynnal oeri parhaus i 10 mK.
Gwifren gyfansawdd alwminiwm-niobium:dargludiad thermol o tua 100 W/(m·K) o dan 4 K rhwng camau.
Cydrannau anodized:arwynebau dielectric-cyson, an-magnetig ar gyfer gwyddiau gwifrau RF a DC.
Mae lluniau llonydd 3003 hydroformed yn sicrhau oeri parhaus i 10 mK pan reolir gorffeniad arwyneb mewnol ac ansawdd weldio. Mae gwifrau cyfansawdd alwminiwm niobium yn dargludo gwres tua 100 W/(m·K) o dan 4 K, sy'n eu gwneud yn ddewis ymarferol ar gyfer cysylltu'r camau cyddwyso. Mae platiau mowntio llaith sy'n dirgrynu yn cwblhau'r llwybr dirgrynu: mae oergell wanhau gyda 500 neu fwy o gydrannau alwminiwm yn perfformio i'r fanyleb dim ond pan fydd pob rhyngwyneb mecanyddol wedi'i ddylunio ar gyfer anystwythder yn hytrach na màs.
Cadwyni Darllen Allan, Atseinio a Chywiro Gwallau
Mae caledwedd Readout yn trosi cyflyrau cwantwm bregus yn signalau y gall electroneg glasurol eu prosesu, ac alwminiwm yw'r deunydd sy'n cyflawni'r rhan fwyaf o'r gwaith hwnnw. Mae ceudodau alwminiwm superconducting yn storio cyflyrau cwantwm am fwy nag eiliad, sy'n eu gwneud yn ddefnyddiol fel elfennau cof ac fel hidlwyr ar gyfer y llinellau microdon sy'n bwydo'r prosesydd.
Mae -dyluniadau trawsmon tri dimensiwn-ar-greadigaethau saffir sy'n cyrraedd ffyddlondeb giât o 99.95% mewn canlyniadau labordy cyhoeddedig, ac mae mwyhaduron parametrig a adeiladwyd o gyffyrdd alwminiwm yn gweithredu'n agos at derfyn cwantwm y sŵn ychwanegol. Banciau cyseinyddion a wnaed yn yr un amlblecs stac ffilm llawer o qubits ar un llinell fwydo, gan leihau nifer y ceblau oer a'r llwyth gwres y maent yn ei osod ar bob cam oeri.
Synhwyro Cwantwm, Magnetometreg a Metroleg
Mae'r un briodwedd materol - cyflwr dargludo hirhoedlog ar dymheredd milikelvin - yn cefnogi teulu o ddyfeisiau synhwyro:
Mae magnetomedrau SQUID gyda dolenni alwminiwm yn datrys meysydd yn yr ystod femto-tesla ar gyfer mesuriadau geoffisegol a biofeddygol.
Mae awgrymiadau microsgop grym atomig gyda haenau alwminiwm yn datrys troelli sengl ar wyneb sampl.
Mae hidlwyr RF cryogenig sy'n seiliedig ar atseinyddion alwminiwm yn gwrthod-sŵn band ar linellau rheoli.
Mae siambrau gwactod gravimeter cwantwm wedi'u peiriannu o alwminiwm yn darparu sefydlogrwydd dimensiwn tynn ynghyd â thyndra gollwng heliwm.
Ar gyfer pob un o'r cymwysiadau hyn mae'r gadwyn gyflenwi yn gofyn am yr un pecyn dogfennaeth: dadansoddiad cemegol ardystiedig, data maint a chynhwysiant grawn, ultrasonic neu liw- cofnodion weldio treiddiol, a llwybr pecynnu glân a reolir gan ronynnau fel nad yw cydran orffenedig yn halogi'r gofod gwactod y gwnaed ar ei gyfer.
Cyfeirnod Manyleb ar gyfer Gradd Alwminiwm Cwantwm
| Ffurf | Gradd neu burdeb nodweddiadol | Cais | Gofyniad allweddol |
|---|---|---|---|
| Dalen wedi'i rolio a ffoil | 6N (99.9999% Al) | electrodau cyffordd Josephson, cyseinyddion | Amhuredd hybrin isel, maint grawn rheoledig |
| Taflen electropolished | 1100 | Leininau cryostat, arwynebau UHV | Outgassing isel, gorffeniad wyneb drych |
| Plât ac allwthio | 6061-T6 | Fframiau strwythurol, platiau mowntio | Weldability, sefydlogrwydd dimensiwn |
| Tiwb a chragen wedi'i hydroffurfio | 3003 | Cyrff llonydd, cyfnewidwyr gwres | Gwasanaeth parhaus ar 10 mK |
| Gwifren gyfansawdd | Alwminiwm-niobium | Dolenni thermol rhwng-camau | Dargludedd trydanol isel, llif gwres uchel |
Fel arfer cyflenwir stoc allwthiol a rholio yn erbyn ASTM B209 ar gyfer dalen a phlât neu ASTM B221 ar gyfer siapiau allwthiol, a chyflwynir cyfansoddiad cemegol i EN 573-3 pan ofynnir am fanyleb Ewropeaidd. Mae goddefgarwch a gwastadrwydd yn dominyddu'r drafodaeth derbyn ar gyfer plât cryostat, oherwydd ni ellir symud leinin warped unwaith y bydd y pentwr wedi'i ymgynnull ar 15 mK.
FAQ
C: Pam mae alwminiwm ultrapure yn hanfodol ar gyfer qubits uwch-ddargludo?
Mae atomau amhuredd yn y ffilm yn gweithredu fel trapiau lledronyn. Mae targed alwminiwm o 6N (99.9999%) yn cyfyngu ar y diffygion hyn fel y gall cyffyrdd Josephson gynnal amseroedd cydlyniad uwchlaw 200 µs ar 15 mK.
C: Pa aloi alwminiwm a ddefnyddir ar gyfer cydrannau oergell gwanhau?
Mae aloi hydroformed 3003 yn gyffredin ar gyfer cyrff llonydd a chyfnewidwyr gwres, tra bod dalen electropolished 1100 yn cael ei ddefnyddio ar gyfer leinin gwactod a phlât 6061-T6 ar gyfer fframiau strwythurol weldio.
C: Sut mae tarian alwminiwm caledwedd cwantwm rhag ymyrraeth?
Mae clostiroedd alwminiwm anodized a thariannau ymbelydredd nythu yn ffurfio rhwystr dargludol, anfagnetig sy'n gwanhau ymyrraeth electromagnetig a meysydd magnetig allanol uwchlaw 100 gauss.
C: Pa ddargludedd thermol y mae gwifrau cyfansawdd alwminiwm yn ei gynnig?
Mae gwifren alwminiwm cyfansawdd niobium yn dargludo gwres tua 100 W/(m·K) o dan 4 K tra'n cadw dargludedd trydanol yn isel, sy'n gweddu i gysylltiadau thermol rhwng-camau.
C: A ellir defnyddio alwminiwm ar gyfer caledwedd cywiro gwall cwantwm?
Oes. Mae ceudodau alwminiwm uwchddargludol yn storio cyflyrau cwantwm am fwy nag eiliad, ac mae banciau cyseinydd alwminiwm yn amlblecsu llawer o qubits i un llinell allddarlleniad.
C: Sut mae outgassing yn cael ei reoli ar arwynebau alwminiwm cryostat?
Mae electropolishing ac yna pobi dan wactod yn tynnu ocsidau arwyneb a hydrogen wedi'i arsugno; mae'r canlyniad yn cael ei sgrinio yn erbyn meini prawf colled màs ASTM E595 cyn cydosod.
C: Pa raddau purdeb sydd ar gael ar gyfer alwminiwm gradd cwantwm?
Mae cynhyrchu safonol yn cwmpasu 4N5 i 6N (99.995% i 99.9999%) mewn dalen a ffoil, gyda dadansoddiad cemegol ardystiedig a data maint grawn yn cael ei gyflenwi fesul swp.
