مادی پیشرفت: وائی بی سی او کوٹنگ کی دوہری اہلیت - سپرکنڈکٹیوٹی اور حرارت کی کھپت
اس کولنگ سبسٹریٹ کی بنیادی طاقت یٹریئم بیریم کاپر آکسائڈ (وائی بی سی او) کوٹنگ کے ہم آہنگی ڈیزائن میں ہے اورگرینائٹ بجری. تکنیکی ٹیمیں 5-10 ملی میٹر گرینائٹ بجری کا انتخاب کرتی ہیں (بنیادی طور پر کوارٹج اور فیلڈ اسپار پر مشتمل ، تھرمل توسیع کے گتانک کے ساتھ<6×10⁻⁶/℃) as the base, whose naturally dense structure provides a stable framework for the coating. Optimized YBCO coating (chemical composition YBa₂Cu₃O₇₋ₓ) achieves two key performance breakthroughs:
First, high-temperature superconductivity: The coating's critical temperature reaches 92K (-181℃), higher than liquid nitrogen's boiling point (77K). This eliminates the need for expensive liquid helium cooling (4.2K), enabling superconducting state maintenance with liquid nitrogen-reducing cooling costs by 90% while leveraging liquid nitrogen's superior stability for long-term operation. In the superconducting state, the coating's resistance approaches zero, effectively shielding external electromagnetic noise (attenuation rate >99.9 ٪) اور برقی مقناطیسی مداخلت کی وجہ سے ہونے والی ڈیکورینس کو کم کرنا۔
Second, ultra-high thermal conductivity: The composite structure of coating and granite substrate achieves thermal conductivity >200W/M · K - 1.5x روایتی آکسیجن - مفت تانبے (401W/M · K ، اگرچہ سپرکنڈکٹیوٹی کی کمی ہے) لاگت پر - per فی- کارکردگی کی بنیاد ، اور سیپھائر (46W/M K K) سے کہیں زیادہ ہے۔ یہ اعلی کارکردگی گرمی کی کھپت کوئبٹس (~ 10⁻⁹W) کے ذریعہ پیدا ہونے والی ٹریس گرمی کو تیزی سے دور کرتی ہے ، جس سے مقامی درجہ حرارت کے اتار چڑھاو ± 0.1K کے اندر ہوتا ہے اور تھرمل کمپن سے کوانٹم ریاست میں خلل پڑتا ہے۔
تقابلی ٹیسٹ سے پتہ چلتا ہے: 77K پر ، بجری کی تھرمل تفاوت تانبے سے 1.2x ہے ، جبکہ گرینائٹ کی کم مقناطیسیت (حساسیت<10⁻⁶) reduces magnetic interference with qubits by 3 orders of magnitude compared to metal substrates.
کارکردگی کا فائدہ: کوئبٹ ہم آہنگی کے وقت میں معیار کی چھلانگ
آئی بی ایم زیورک لیبارٹری سے 2024 ٹیسٹ ڈیٹا سپر کنڈکٹنگ کوانٹم بجری کی بنیادی قیمت کی توثیق کرتا ہے۔ ایک جیسی تجرباتی حالات کے تحت (10MK ماحول ، xmon qubits):
روایتی آکسیجن - مفت تانبے کے ذیلی ذخیروں کے ساتھ ، اوسط کوبٹ ہم آہنگی کا وقت 310 مائکروسیکنڈ ہے ، جو بنیادی طور پر تھرمل کمپن (60 ٪) اور برقی مقناطیسی مداخلت (30 ٪) سے ڈیکوینس کے ذریعہ محدود ہے۔
سپر کنڈکٹنگ کوانٹم بجری سبسٹریٹس کے ساتھ ، ہم آہنگی کا وقت روایتی اسکیم کے مقابلے میں 2.8 ملی سیکنڈ -9 ایکس تک پھیلا ہوا ہے۔ یہاں ، تھرمل کمپن مداخلت 15 ٪ (موثر گرمی کی کھپت کی وجہ سے) اور برقی مقناطیسی مداخلت کو 5 ٪ (سپر کنڈکٹنگ شیلڈنگ کی وجہ سے) تک پہنچ جاتی ہے ، جس سے کوانٹم اسٹیٹ استحکام میں نمایاں اضافہ ہوتا ہے۔
یہ بہتری "دوہری - فیلڈ استحکام" سے ہوتی ہے: ایک طرف ، وائی بی سی او کوٹنگ کی سپر کنڈکٹنگ خصوصیات "الیکٹرو میگنیٹک شیلڈ ،" بیرونی آوارہ مقناطیسی شعبوں کو الگ تھلگ کرتی ہیں (جیسے ، جغرافیائی اتار چڑھاو ، ڈیوائس الیکٹروومیگنیٹک تابکاری)۔ دوسری طرف ، اعلی تھرمل چالکتا کا ڈھانچہ 10MK ± 0.5MK - پر روایتی سبسٹریٹس کے 5MK اتار چڑھاو - پر تھرمل اتیجیت سے کوانٹم اسٹیٹ ٹرانزیشن کو کم کرنے پر کوبٹ آپریٹنگ درجہ حرارت کو مستحکم کرتا ہے۔
جیسا کہ لیبارٹری کے ڈائریکٹر نے نوٹ کیا ہے: "50+ کوئٹس والے پروسیسرز کے لئے ، ہم آہنگی کے وقت کی ہر اضافی ملی سیکنڈ میں قابل عمل کوانٹم گیٹ آپریشنز کی تعداد ~ 10⁴ میں اضافہ کرتی ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ کوانٹم کے لئے کوانٹم کمپیوٹرز کو 'پروف -}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} retrate retrate quitting quittum compitting quittum contum contum contum contum contum contum compertion contum. cryptanalysis ، مادی تخروپن ، اور بہت کچھ۔ "
بڑے پیمانے پر پیداوار کا عمل: پلازما اسپرے کے ذریعے اسکیل ایبلٹی کی پیشرفت
سپر کنڈکٹنگ کوانٹم بجری کا عملی اطلاق کوٹنگ کوٹنگ یکسانیت اور پیداواری صلاحیت میں توازن پر منحصر ہے۔ تکنیکی ٹیم کے ذریعہ تیار کردہ وایمنڈلیی پلازما اسپرے کرنے کا عمل وائی بی سی او کوٹنگز کی موثر بڑے پیمانے پر پیداوار کو قابل بناتا ہے۔
عمل کا اصول: وائی بی سی او پاؤڈر (1 - 5μm ذرہ سائز) پلازما جیٹ (10،000 کل درجہ حرارت) میں انجکشن لگایا جاتا ہے۔ پگھلے ہوئے ذرات گرینائٹ بجری کی سطح کو تیز رفتار سے متاثر کرتے ہیں ، جس سے گھنے کوٹنگ (5-10μm موٹائی) تشکیل ہوتی ہے۔ روبوٹک کثیر جہتی گھومنے والی چھڑکنے سے ± 5μm (بمقابلہ ± 20μm روایتی ڈپنگ طریقوں کے لئے) کی کوٹنگ یکسانیت کو یقینی بنایا جاتا ہے ، جس سے سپر کنڈکٹنگ کی کارکردگی میں مقامی تغیرات سے گریز کیا گیا ہے۔
صلاحیت اور لاگت: ایک واحد پروڈکشن لائن فی گھنٹہ 300 کلوگرام بجری (~ 50،000 ٹکڑے) پر عمل کرتی ہے ، جس میں کوٹنگ مادی استعمال 85 ٪ تک پہنچ جاتا ہے (روایتی پھیلاؤ کے لئے . 30 ٪) ، جس سے سبسٹریٹ لاگت کو sap 2.5/گرام -1/6 تک کم کرتا ہے جو Saphire سبسٹریٹس ($ 15/گرام) کی ہے۔
کوالٹی کنٹرول: درجہ حرارت کے اہم انحراف کے ساتھ ، سپر کنڈکٹنگ ٹیسٹوں کے لئے 100 ٹکڑوں کو تصادفی طور پر ہر بیچ کے نمونے دیئے جاتے ہیں<1K and thermal conductivity fluctuation <5%-meeting quantum computing's stringent material consistency requirements.
فی الحال ، کوانٹم کمپیوٹنگ کے رہنماؤں نے آئی بی ایم اور گوگل جیسے قائدین نے اس بجری کو اگلے - جنرل پروسیسر ڈویلپمنٹ منصوبوں میں شامل کیا ہے۔ 2026 تک ، سپر کنڈکٹنگ کوانٹم بجری پر مبنی 1000 کوبٹ پروسیسرز کی تجارتی ہونے کی توقع کی جارہی ہے ، جس میں موجودہ نظام سے 10x زیادہ ہے اور ہارڈ ویئر کے اخراجات میں 50 ٪ کمی واقع ہوئی ہے۔ جیسا کہ صنعت کے تجزیہ کاروں نے نوٹ کیا: "یہ بظاہر عام بجری کوانٹم کمپیوٹنگ میں 'کمپیوٹیشنل پاور انقلاب' کے لئے کریوجینک فاؤنڈیشن بچھا رہی ہے۔"