עתיד הקוקטיילים מכשירים מחשוב קוונטיים ו היי-טק אלקטרוניקה

התפקיד הגדל של מברשות מתקדמות ב- Quantum Computing ו- High-Tech Electronics

בעוד מחשוב קוונטי נע מהפיזיקה התיאורטית אל המציאות המסחרית, וככל שאלקטרוניקה היי-טק ממשיכה להתכווץ בגודל תוך כדי צמיחה במורכבות, החומרים שמגנים ומשפרים את המערכות הללו הפכו לאזור קריטי של חדשנות.קאטינגס כבר לא רק מחסומים פסיביים; הם מאפשרים פעילים של ביצועים, יציבות ופונקציונליות חדשה.משמירה על מצבים קוונטיים של quums כדי להגן על אלקטרוניקה רגישה מפני התקפה סביבתית, הם ציפוי מתקדם של הטכנולוגיה המתפתחת במהירות.

מאמר זה חוקר את האתגרים הספציפיים העומדים בפני מכשירים מחשוב קוונטיים ואלקטרוניקה מתקדמת, סוגי הציפויים שפותחו כדי לעמוד באתגרים אלה, ומה שעומד לפנינו כמדע חומרי דוחף את הגבולות של אילו טכנולוגיות ציפוי יכולות להשיג.

דרישות ייחודיות של מכשירים מחשוב קוונטי

מחשבים קוונטיים מנצלים את עקרונות ה- superposition ו- entanglement לביצוע חישובים שאינם ניתנים לתחושה של מכונות קלאסיות.לב של מעבד קוונטי כלשהו הוא ה-qubit, יחידת מידע קוונטי רגיש מאוד להפרעה.רעש סביבתי - תנודות זמניות, הפרעה אלקטרומגנטית, אלגוריתמים לייט, ואפילו אטומים משוטטים - יכולים לגרום ל-qubits לאבד את הקוונטים שלהם בתהליך של טיהור, כלומר, יש צורך במידה משמעותית, כדי למנוע את הסביבה.

זהו המקום שבו ציפויים מיוחדים הופכים הכרחיים.הם משמשים בתור קו ההגנה הראשון נגד השפלה סביבתית, ובמקרים רבים הם משפרים באופן פעיל את התכונות הקוונטיות של המכשיר.קאטינגס המשמש במערכות קוונטיות חייב לפעול בטמפרטורות מבוכות, לעתים קרובות מתחת ל -100 מ"ק, שבו חומרים קונבנציונליים מתנהגים אחרת.הם חייבים לתרום רמות רשלנות של אובדן מיקרוגל, רעש מגנטי ופירוק דיאלקטרי - פסיקות כי לא היו מקלקלות כי אם לא היו מצליחים בזהירות.

מוליכים לכיסויים לצמצום התנגדות חשמלית

(ב) מעבדים קוונטיים רבים, במיוחד אלה המבוססים על חומרים מורכבים על חומרים מורכבים, להסתמך על חומרים על מוליכים על מנת להמשיך את הנוכחי ללא התנגדות. ציפויים על-ידי Superconducting, אשר לעתים קרובות עשויים מ FLT:0niobiumFLT:1 (Nb), FLT:2tantalumFLT 3:2 (Ta), או FLT:4alnumFharm:5), הם בעלי השפעה גבוהה מאוד, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, הם בעלי השפעה על פני השטח, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 קיבולת גבוהה מאוד, 000, 000, 000 קיבולת גבוהה, 000, 000, 000 קיבולת גבוהה מאוד, 000) קיבולת גבוהה, 000 קיבולת גבוהה, 000 קיבולת גבוהה, 000 קיבולת גבוהה, 000, 000 קיבולת גבוהה, 000 קיבולת גבוהה מאוד, 000 קיבולת גבוהה, 000 קיבולת גבוהה, 000 קיבולת גבוהה מאוד, 000 קיבולת גבוהה, 000 קיבולת גבוהה, 000 קיבולת גבוהה, 000 קיבולת גבוהה, 000 קיבולת גבוהה מאוד, 000 קיבולת גבוהה מאוד, 000 קיבולת גבוהה מאוד, 000 קיבולת גבוהה, 000

מחקר שנערך לאחרונה במעבדות כגון MIT ואוניברסיטת שיקגו הראה כי הבחירה של superconductor ואת איכות ציפוי הסרט דק הם בין הגורמים החשובים ביותר להגביל את חיי ה-qubit.לדוגמה, החלפת אלומיניום עם טנטלום יכול להפחית באופן דרמטי את מספר שתי רמות (TLS) פגמים בממשק, הגדלת זמני קוהרנטיות T1 מעשרות של מיקרו-שניות למאות נקודות מיקרו-שניות כדי לחסל את המקורות האטומיים לפלסמימים.

קישור חיצוני:0 (סרטים) "Tantalum" משפר את קו הרוחב" (ראה פרק 1:0).

Dielectric Coatings for Insulation and Shielding

(החומרים דיאלקטריים מספקים בידוד חשמלי בין המוליכים, אך בהתקני הקוונטים הם חרב כפולה, כל שכבת דיאלקטרי מציגה אובדן מ- TLS פגמים, אשר סופגת אנרגיה חוזרת בתדרי מיקרוגל, מה שגורם ל-qubit dephasing (לעיתים קרובות) ניטאריים זעירים (D2D) למינימום אטומי (DLT2D)

גרסה מיוחדת היא הגרסאות האלקטרומגנטיות (FLT:0) של מגיני ההרסה (FLT) 1:1, המשמש לבודד נקודות מצורות אלקטרומגנטיות טפילטיות שיכולות לגרום לדיבור בין נקודות קצה סמוכים.מגן אלה מוחלים על החבילה ועל המצע עצמו כדי לדכא תגמולים מופרעים אשר יהיו מגבילים אחרת את נאמנות השער.

קישור חיצוני:0 (מתוך:0) עסקאות: "Low-loss dielectrics for Superconducting qubits" 1

קידודים אנטי-Reflective עבור Optics ו- Photonic Interfaces

אדריכלות מחשוב קוונטית כוללת מרכיבים פוטוניים – לדוגמה, לקרוא את מדינות ה-qubit או ממשק עם זיכרון קוונטי במערכות של צד-נגד (AR) ציפויים מבניים רחבים יותר לעדשות, מודטים גל, ו-Sams-אופטיים כדי למקסם את יעילות השידור המפונקאלית (Ricial) במערכות קוונטיות, כל תמונה אבודה מייצגת הזדמנות מפספסת, צמצום המשקעים הכוללים של NFreditiOS-Freative) לטמפרטורות מהירות (R) של , כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, בטמפרטורות מהירות גבוהה של טמפרטורות של MultiFcreative) של MultiFcrety-Ficial) של MultiFine, ב-Fcreative) של טמפרטורות מהירות גבוהה של טמפרטורות מהירות גבוהה (R.

בנוסף לציפוי AR, ⁇ :0 ⁇ metallic sFLT 1:1 עם ציפוי רפלקטיבי משופר משמשים בכבדות אופטיות כי הגבלת פוטונים לדור הסבך. אלה מראות דורשים ציפויים כי שמירה על רפידות מעל 99.999% בטמפרטורות Cryogenic תוך הוספת מסה תרמי מינימלית.

חיפויי גדר הגנה וסביבתית

מעבר לפונקציות החשמליות והאופטיות המיידיות, יש להגן על המכשירים הקוונטיים מפני זיהום במהלך ייצור ותפעול.אפילו מונוטרה אחת של מים או מימן על משטח qubit יכול לגרום לדהירות משמעותית.FLT:0Hermetic מחסום ציפויים כימיים נבחרים FLT:1 - לעתים קרובות סרטים דקים של Al2O3 או Hf2 מופקדים על ידי ALD - יש צורך למנוע ציפויים נמוכים של השבבים (אוקס) אבל הם אטומים גבוהים יותר מאשר שבבים (אורדמים) אבל הם אטומים גבוה יותר) אבל הם אטומים גבוהים יותר מאשר שבבים (אובקים) אבל הם אטומים) אטומים גבוהים יותר מאשר שבבים).

בתחום המחשוב הקוונטי של ה-[[1924]], אשר מבוסס על סטטיסטיקות של כלונס וסטטיסטיקות לא-עבבריות, חומרים תת-קרקעיים וציפויים חייבים להיות נקיים מאוד כדי למנוע משבשת ההגנה הטופולוגית עדינה.

טלוויזיות ב High-Tech Electronics: Beyond the Quantum Realm

בעוד מחשוב קוונטי דוחף את גבול הרגישות, אלקטרוניקה היי-טק קונבנציונלית נדחקת במקביל לקיצוניות של miniaturization, צפיפות כוח, וחוסן סביבתית.מאטים בתחום זה משרתים תפקידים מרובים: הגנה מכנית, בידוד חשמלי, ניהול תרמי, עמידות קורוזיה, ואפילו שליטה פעילה של תכונות כמו רטובות או פריקה אלקטרוסטטית.

קורוזיה והגנה סביבתית

(ב) מכשירים ניידים, עוויתים וחיישנים IoT הופכים לכל מקום, הם נחשפים לחות, זיעה, תרסיס מלח ומזהמים כימיים.FLT:0Conformal ציפויים FLT:1x נגזר מ-FLT:2silicones FLT 3:, FLT:4polyesofsofsal ציפויים; או Fraviclirelimate (Flic) בדרך כלל נשמרים על ידי מחסנים זעירים (מעגלים)

מגמה חדשה היא אימוץ של ציפויים מבוססי גרפים של FLT:0 [01] 1 עבור הגנה על קורוזיה.חוסר יכולתה של גראפן גזים וצלים הופכת אותו למחסום כמעט אידיאלי, אבל אתגרים ב- גדול-area transfer ו-פגום יש מגבלות על היישום המסחרי שלה.

ניהול הססגוני

(המעבדים המודרניים, מגברי חשמל ומערך LED מייצרים משקעים חום שיכולים לעלות על 1 קילוואט / 2 בנקודות חמות; פיזור חום יעיל נדרש כדי למנוע ביצוע של התכתות וכישלון מוקדם.FLT:0 Thermal Interface (TIM) שיפור פני השטח (DLT) 1 לא נחשב תמיד ל"מצטברות", אלא ציפוי דקפל כגון:2D)

(FLT:0) חומרי שינוי (PCMs)BuildFLT:1) החל כמו ציפויים על המתחם האלקטרוני יכול לספוג ספוי חום transient על ידי התכה, ולאחר מכן לשחרר את החום בהדרגה כפי שהם resolidify. לדוגמה, שעווה paraffin מבולבל עם גרפיט ניתן לספוג על ערכות סוללות או מודולים חשמל בכלי רכב חשמליים כדי לטעון תרמיים במהלך טעינה מהירה.

ההרחבה האלקטרונית (EMI) Shielding

(ב) ;5G) תקשורת, מכ"ם רכב, ומכשירי IoT פועלים בתדרים גבוהים יותר (מ"מ ו- 12 GHz), EMI מגנה הופכת להיות מאתגרת יותר.

(ב) ציוד מחשוב קוונטי, ציפויים של EMI מגנים הכרחיים לבודד אלקטרוניקה בקרה מבועתת מן הרעש של רכיבים של החדר הסמוך, ציפויים מוליכים לא תואמים של Cryo חייב לשמור על התנהגותם בטמפרטורות מילימטריקלווין, שבו מתכות רבות הופכות לאפליקציות סופר-מוליכים או הפחיתו את הניידות.

הידרופובי ואוליפוביות מתקפלות

(הופנה מהדף אלקטרוניקה) , הגנה על מסכים, מחברים ומנברנות אקוסטית מנוזלים בפולימרים, נמכר לעתים קרובות תחת שמות מסחריים כמו FLT:0DLC-FLT 1: 8) ו-FLT:2FluopelFalphalphalph: 7LT, מוחלים על ידי vorapation או ציפויים חשמליים (Flowing) עבור אלקטרוניקה קריטית (FLT5Flow)

התקדמות לאחרונה היא (FLT:0 slippery נוזל-inated משטחים ⁇ (SLIPS) LT:1, בהשראת צמח הנקסטר, שבו שכבה דקה של שמן lubricating נעולה לתוך ציפוי ⁇ . ציפוי אלה דוחים כמעט כל נוזל וגם מתנגד דבקות icing ו חיידקילי - סיבוכים שעלולים להיות יקר ערך עבור מכשירים קוונטיים עתידיים, כי חייב לפעול סביבות נקייה, וכן ייבוש.

טכנולוגיות מתקדמות ב-Horizon

מדע חומרי עדיין לא עומד, כמה טכנולוגיות ציפוי מתעורר מבטיח לשנות עוד הן קוונטיות והן אלקטרוניקה קונבנציונלית במהלך העשור הבא.

שכבת אטומית (ALD): בקרת אטום

ALD הפך לטכניקה של הובלת אולטרה-אין (sub-nanometer) ציפויים תואמים עם בקרת עובי ברמה אטומית.ב מחשוב קוונטי, ALD משמש כדי למרקם ג'וזףסון ומחסומים מנהרה עם סטוימטריה מדויקת.באלקטרוניקה גבוהה-טק, ALDFO2, ZrO2) עבור שערים מתקדמים במחסנים, transichiometry (FD) הוא מאפשר תכונות IFD2DPTD) ל-D2D (HD) לחיקוי גבוה (HLDL) 3DPTD) NAND3D) ל-FDPTD2D) NAND (HLDFDFDFDFD) לתכונות גבוהה (HLDFD) NANDrDFDFDFDFDFO2DFD) עבור תכונות גבוהה LT (HLDDFDFO2, LT2, LT-FD) עבור תכונות מתקדמות עבור תכונות ILDFDPTNUMDPTNUMDFDFDFDPTN) עבור תכונות ALD מאפשר סימולפטימיות גבוהה NAND הוא מאפשר סימול 3DPTN) עבור תכונות IFO2,

מחיאות כפיים

מברשות שיכולות לתקן נזק מכני אוטונומי - scratches, סדקים או דלמנט - הם הופכים מעשיים. Microcapsules המכיל סוכני ריפוי (למשל, מונומרים המבוססים על siloxane) ניתן להטמיע בציפוי; כאשר סטפניות סדק, כמוסות rupture ו monomer wicks לתוך סדק, שבו הוא מחלחל לחשיפה לחות זעירה או ציפוי עצמי גמיש, הוא יכול לדחוף את מערכות ריקמיות.

כוונון חכם ומתוגל

דמיין ציפוי שמשנה את מוליכות התרמית שלו בתגובה לטמפרטורה, או מתגים מהתנהגות להפחתה כאשר מתח מוחל.שלב חומרים (PCMs) כמו ניטיום דו-חמצני (VO2) עוברים מעבר מתכתי ליד 68 מעלות צלזיוס, המאפשר מתגים מתאימים (Qoloxy) ב-hemstats; ציפויים כאלה יכולים לנהל באופן דינמי שלבי חום בין, צמצום זמן קצר:

קישור חיצוני:0 (מדע:0) "חומרי שינוי עבור רגולציה תרמית"

שיתוף פעולה והדרך קדימה

עתיד הציפוי במחשוב הקוונטי ואלקטרוניקה הייטק לא יונע על ידי כל משמעת בודדת.מדעני החומר חייבים לעבוד יד ביד עם פיזיקאים של מכשירים, שבבים, ומעבדים מהנדסים כדי לשתף את הציפוי ואת ארכיטקטורת המכשיר. לדוגמה, ציפוי העל האידיאלי עבור qubit עשוי להיות תכונות חומריות שונות מאשר הציפוי המתאים ביותר לחיבור מיקרוגל - ושניהם חייבים להיות תואמים עם אותם תהליכים אוטוביוגרפיים.

שיתוף פתוח של נתונים על אובדן טאנגינים, נחיתות פני השטח, ונכסים תרמיים עוזרים להאיץ את מחזור הגילוי.מיזמים כמו FLT:0QED-Qubit שיתוף פעולה רב-ממדי ו-FLT:2 National Quantum InitiativeFLT 3: בארצות הברית טיפחו שותפויות אשר מייצרות התקדמות מהירה בציפוי והתחדשות.

(בהמשך), ההתכנסות של מחשוב קוונטי ואלקטרוניקה היי-טק קלאסית – המכונה "מערכות היברידיות דומות-קלאסיות" – תדרוש ציפויים שפועלים בצורה חלקה בשני התחומים. שבב אחד עשוי להכיל qubits, לוגיקה בקרה מבועתת, אופטית I/O, כל הדורשות אסטרטגיות ציפוי שונות שיש לשלב ללא כל-conmination Techniques כגון: ALT-Fercate: 1Fercate) ו-Fercate.

מסקנה

ציפויים מתקדמים אינם אלא רק לאחר מחשבה בעיצוב של מחשבים קוונטיים ואלקטרוניקה הייטק; הם חלק בלתי נפרד מהפיזיקה של המכשיר עצמו.בין אם מדובר בסרט על מוליכים המגדיר את הנוף האנרגיה של qubit, דיאלקטרי כי חייב להיות כמעט חסר אובדן, מחסום קונפורקטי המגן מפני הסביבות הקשות ביותר, או שכבת שמירה עצמית המרחיבת את החיים התפעוליים, מאפשרת את הציפוי הבלתי-רגילים של הטכנולוגיה המודרנית.

בעוד המחקר ממשיך לדחוף את הגבולות של טוהר חומרי, איכות פילים דקים והתנהגות רב תפקודית, אנו יכולים לצפות כי ציפויים להיות אפילו חכמים יותר, הסתגלות יותר, והתמחות יותר.התוצאה תהיה אלקטרוניקה שהם יותר אמינים, יעיל יותר ומסוגלים יותר - ומחשבים קוונטיים שיכולים להגיע בקנה מידה מתחנות מעבדה שבריריות למכונות חזקות שמפתורות בעיות שנחשבות פעם לא פתורות.

קישור חיצוני:0.100 טכנולוגיה Review - Quantum Computing UpdatesphsFLT 1