ท่อเชื่อมและท่อไครโอเจนิกสำหรับเครือข่ายการสื่อสารควอนตัม

เครือข่ายการสื่อสารควอนตัมจะกระจายสถานะโฟตอนที่พันกันไปทั่วเส้นใยและลิงก์พื้นที่ว่าง- และฮาร์ดแวร์ที่ทำให้สิ่งนี้เป็นไปได้นั้นต้องอาศัยส่วนประกอบที่ทำงานต่ำกว่าอุณหภูมิห้องมากภายในสุญญากาศสูงพิเศษ- ท่อเชื่อมและท่อไครโอเจนิกทำหน้าที่หลายอย่าง: นำทางฮีเลียมซุปเปอร์ฟลูอิดและก๊าซฮีเลียมผ่านสายโซ่ทำความเย็น สร้างห่อหุ้มสุญญากาศที่แยกองค์ประกอบทางแสงและตัวนำยิ่งยวด และให้โครงสร้างรองรับแรงสั่นสะเทือนต่ำ-ที่แข็งแกร่งพร้อมพฤติกรรมแม่เหล็กและความร้อนที่ควบคุมอย่างเข้มงวด

ข้อกำหนดระดับควอนตัม-ที่ควบคุมงานไปป์ไลน์

ข้อกำหนดเฉพาะของท่ออุตสาหกรรมแบบทั่วไปไม่เพียงพอสำหรับระบบเหล่านี้ ข้อกำหนดในการควบคุมคือ:

เสถียรภาพทางความร้อนงานท่อ - ที่ระยะห้องผสมต้องคงจุดปฏิบัติการไว้ภายในความผันผวนประมาณ 1 มิลลิเคลวิน ซึ่งจะตัดข้อต่อที่ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนระดับไมโคร-หรือฮิสเทรีซิสจากความร้อน

การแยกการสั่นสะเทือน- สัญญาณรบกวนทางกลจับคู่โดยตรงกับการจัดตำแหน่งด้วยแสง ดังนั้นเส้นจึงถูกกำหนดด้วยเครื่องสูบลมสุญญากาศและตัวรองรับแบบหน่วง แทนที่จะใช้การเชื่อมแบบแข็ง

การป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าสนามแม่เหล็กตกค้าง - จะต้องถูกลดทอนลงในช่วงพิโคเทสลา ดังนั้นจึงเลือกเกรดที่ไม่ใช่-แม่เหล็กและติดตั้งท่อกำบังไว้โดยมีศูนย์กลางร่วมกันรอบเส้นทางสัญญาณ

สุญญากาศสูงเป็นพิเศษ-- แรงกดดันภายในใน 10^-9ถึง 10^-12ช่วงทอร์ต้องการ-วัสดุที่ปล่อยก๊าซออกมาต่ำและฮีเลียมรั่ว-ด้วยการเชื่อมที่แน่นหนา

การสร้างการเชื่อมโยงกัน-การรักษาท่อ

การผลิตจะดำเนินการในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุม เนื่องจากการปนเปื้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการเชื่อมไม่สามารถกำจัดออกได้ในภายหลัง โดยไม่รบกวนรูปทรงของการประกอบ ขั้นตอนกระบวนการหลักคือ:

ส่วนท่อโลหะผสมไนโอเบียมที่เป็นตัวนำยิ่งยวด-ไทเทเนียม (NbTi) สำหรับส่วนประกอบที่ต้องทำงานภายใต้การเปลี่ยนผ่านของตัวนำยิ่งยวดใกล้กับ 10 K

การเชื่อมเย็นและการเชื่อมแบบแพร่กระจายภายในห้องสุญญากาศสูงพิเศษแบบไครโอเจนิกส์- หลีกเลี่ยงโลหะตัวเติมที่อาจทำให้เกิดการรวมตัวของแม่เหล็ก

การขัดพื้นผิวภายในตามข้อกำหนดความหยาบระดับนาโนเมตร-เพื่อลดชั้นก๊าซที่ถูกดูดซับและการกระเจิงของโฟตอนให้เหลือน้อยที่สุด

การป้องกันการดักจับฟลักซ์แม่เหล็ก รวมถึงการควบคุมความเย็นผ่านการเปลี่ยนผ่านและการล้างอำนาจแม่เหล็กของฟิกซ์เจอร์และเครื่องมือ

การตรวจสอบความสอดคล้องกันของรอยเชื่อมแต่ละอันก่อนที่การประกอบจะเข้าสู่ขั้นตอนการผลิตถัดไป

วัสดุที่เก็บรักษาข้อมูลควอนตัม

การเลือกวัสดุได้รับการบันทึกไว้พร้อมใบรับรองตามมาตรฐาน EN 10204 3.1 และส่วนประกอบโพลีเมอร์ที่หันหน้าไปทางสุญญากาศ-นั้นผ่านการรับรองโดยการทดสอบการปล่อยก๊าซออกของ ASTM E595 ซึ่งโดยปกติแล้วจะต้องมีการสูญเสียมวลรวมต่ำกว่า 1.0% และวัสดุที่ระเหยได้ที่รวบรวมได้ต่ำกว่า 0.1% ท่อสแตนเลสสำหรับซองสุญญากาศมักระบุตามมาตรฐาน ASTM A269 หรือ ASTM A213 ในขณะที่ส่วนไทเทเนียมเป็นไปตาม ASTM B338

การทดสอบและการตรวจสอบชุดประกอบท่อควอนตัม

การทดสอบการเก็บรักษาความพันกันในสายไฟเบอร์ออปติกขนาด-ในระยะทางกว่ากิโลเมตร

การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนโดยใช้กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมเพื่อแก้ไขการกระจัดของพื้นผิวที่ระดับพิโกเมตร

การทำแผนที่ความร้อนที่ความละเอียดไมโครเคลวินตลอดห่วงโซ่ความเย็น

การวัดประสิทธิภาพการส่งผ่านสถานะควอนตัมสำหรับเส้นทางแสงแต่ละเส้นทาง

การสร้างแบบจำลองการนับพื้นหลังและความมืด-เพื่อแยกสัญญาณของแท้จากเสียงรบกวนรอบข้าง

นอกเหนือจากการวัดควอนตัมแล้ว การประกอบทุกชิ้นยังผ่านคุณสมบัติสุญญากาศแบบเดิมๆ: การทดสอบการรั่วไหลของมวลฮีเลียม-สเปกโตรมิเตอร์ การวิเคราะห์ก๊าซตกค้างหลังจากการอบ-ออก และการตรวจสอบมิติของพื้นผิวหน้าแปลนเพื่อรักษาแนวใน-การประกอบใหม่

การบำรุงรักษาที่รักษาประสิทธิภาพควอนตัม

การตรวจสอบสุญญากาศอย่างต่อเนื่องที่ 10^-12ระดับ torr พร้อมเกณฑ์การเตือนอัตโนมัติ

การวิเคราะห์สเปกตรัมการสั่นสะเทือนที่ความละเอียดพิโคเมตร เพื่อตรวจจับการเสื่อมสภาพของตลับลูกปืนหรือเบลโลว์ตั้งแต่เนิ่นๆ

การสอบเทียบโซ่ทำความเย็นใหม่ประจำปี รวมถึงการตรวจสอบท่อพัลส์และขั้นตอนการเจือจาง

การตรวจสอบการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมที่ใช้เป็นตัวบ่งชี้ความสมบูรณ์ของระบบ-

การทดแทนส่วนประกอบเชิงคาดการณ์ที่ขับเคลื่อนโดยหน่วยเมตริกดีโคฮีเรนซ์ แทนที่จะเป็นช่วงเวลาที่คงที่

คำถามที่พบบ่อย

ถาม: ข้อกำหนดระดับควอนตัม-ใดที่ควบคุมไปป์เหล่านี้
งานท่อต้องมีอุณหภูมิใกล้-สัมบูรณ์-เป็นศูนย์โดยมีความผันผวนต่ำกว่าประมาณ 1 มิลลิเคลวิน มีการแยกการสั่นสะเทือนที่ระดับที่จำเป็นสำหรับการจัดตำแหน่งเชิงแสง ลดทอนสนามแม่เหล็กให้อยู่ในช่วงพิโคเทสลา และรักษาระดับสุญญากาศ-สูงเป็นพิเศษในช่วง 10^-9ถึง 10^-12วงทอร์

ถาม: ท่อเชื่อมโยงกันของควอนตัมถูกสร้างขึ้นมาได้อย่างไร
ส่วนโลหะผสมไนโอเบียมที่เป็นตัวนำยิ่งยวด-จะถูกเชื่อมเข้าด้วยกันโดยการเชื่อมเย็นภายในห้องสุญญากาศสูงพิเศษแบบไครโอเจนิกส์- พื้นผิวภายในได้รับการขัดให้มีความหยาบระดับนาโนเมตร- การกักเก็บฟลักซ์แม่เหล็กจะป้องกันไม่ให้ผ่านการระบายความร้อนที่ควบคุม และรอยเชื่อมทุกชิ้นจะได้รับการตรวจสอบความสอดคล้องกันก่อนที่จะปล่อย

ถาม: วัสดุใดที่ช่วยรักษาข้อมูลควอนตัมได้
ซิลิคอนบริสุทธิ์สูง-นำทางโฟตอน ช่องซุปเปอร์ฟลูอิดฮีเลียมในสแตนเลส 316L หรือทองแดง OFHC ขจัดความร้อน การเคลือบฉนวนโทโพโลยีช่วยปกป้องเส้นทางสัญญาณ และ-คริสตัลแซฟไฟร์เดี่ยวให้ส่วนรองรับการแยกความร้อนแบบแข็งด้วยเวลาการเชื่อมโยงกันเกิน 100 วินาทีในแพลตฟอร์มควิบิตที่เหมาะสม

ถาม: ท่อควอนตัมได้รับการทดสอบและตรวจสอบความถูกต้องอย่างไร
การตรวจสอบความถูกต้องจะรวมการทดสอบการรักษาความพันกันในระยะทางกิโลเมตร การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนด้วยกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม การทำแผนที่ความละเอียดความร้อนระดับไมโครเคลวิน- การวัดประสิทธิภาพการส่งผ่านสถานะควอนตัม และการสร้างแบบจำลองสัญญาณรบกวนพื้นหลัง

ถาม: การบำรุงรักษาแบบใดที่ช่วยรักษาประสิทธิภาพควอนตัม
การตรวจสอบสุญญากาศอย่างต่อเนื่อง การวิเคราะห์สเปกตรัมการสั่นสะเทือนความละเอียดพิโกเมตร- การปรับเทียบระบบทำความเย็นใหม่ประจำปี การตรวจสอบการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม และการเปลี่ยนแบบคาดการณ์ตามเมตริกดีโคฮีเรนซ์

ถาม: เหตุใดการรับรองวัสดุจึงมีความสำคัญสำหรับส่วนประกอบเหล่านี้
เนื่องจากการปล่อยก๊าซ การซึมผ่านของแม่เหล็ก และการนำความร้อนทั้งหมดเปลี่ยนแปลงไปตามองค์ประกอบ ใบรับรองตามมาตรฐาน EN 10204 3.1 พร้อมด้วยข้อมูลการปล่อยก๊าซ ASTM E595 จึงเป็นหลักฐานที่จำเป็นในการยอมรับส่วนประกอบเข้าสู่ระบบควอนตัม