Pastki haroratli yuqori o'tkazuvchanlikdagi koaksial kabel

Pastki haroratli sopol o'qli kabel (LTS o'qli kabel) kvant hisoblash kabi ultra past haroratli fizika tajribalari va zamonaviy texnologiyalarda ajralmas «nevro fibrillari» hisoblanadi.

Ushbu kabel haqida yaxshiroq tushunish uchun ularning tuzilishi, ishlash prinsiplari hamda hal etilishi kerak bo'lgan asosiy muammolar to'g'risida uchta jihatdan o'rganishimiz mumkin.

1. Asosiy tuzilish: Nima uchun «o'qli» deb ataladi?

Tuzilish jihatidan pastki haroratli sopol o'qli kabel oddiy uy sharoitidagi o'qli televizion kabelga o'xshash o'qli konfiguratsiyaga ega. Biroq, materiallar hamda ishlash sharoitlari tubdan farq qiladi.

Ichki va tashqi o'tkazgichlar: Ular odatda NbTi (niobiy-titan) kabi past haroratli sopol materiallardan tayyorlanadi.

Izolyatsiya qatlami (dielektrik): Ichki va tashqi o'tkazgichlar orasida joylashgan dielektrik odatda juda past dielektrik yo'qotishga ega bo'lgan material, masalan, PTFE (Teflon) hisoblanadi.

Ish muhiti: Kabel juda past haroratlarda — odatda 4,2 K dan pastroq (suyuq geliyning harorati) ishlashi kerak. Shunday sharoitlarda o'tkazuvchanlik materiali nolga yaqin qarshilik holatiga o'tadi.

Bu koaksial tuzilma kriogen sharoitlarda yuqori chastotali signallarning minimal yo'qotish bilan barqaror uzatilishini ta'minlaydi.

2. Nima uchun kabel uchun o'tkazuvchan materiallardan foydalaniladi?

Kvant sxemalari boshqaruvini kabi aniqlikni talab qiladigan tajribalarda mikroto'lqinli signallar xona haroratidan ultra past haroratli bosqichga (masalan, 20 mK) uzatilishi kerak. Agar oddiy mis kabeldan foydalansa, ikkita jiddiy muammo paydo bo'ladi.

Signallarni susaytirish (signal yo'qotish): Oddiy metallarning elektr qarshiligi mavjud. Yuqori chastotali signallarni uzatish paytida energiya issiqchaga aylanadi, bu esa signal kuchlanishining pasayishiga olib keladi va signallarning deformatsiyasi yoki yo'qolishiga sabab bo'lishi mumkin.

Issiqlik o'tkazuvchanligi (issiqchlik quyilish xavfi): Mis nafaqat yaxshi elektr o'tkazgich, balki ajoyib issiqlik o'tkazgich hamdir. Xona haroratidagi tomondan kabel orqali sovuq mintaqaga issiqlik oson o'tadi, bu muzlatish tizimiga katta issiqlik yukini qo'yadi va tizimning barqarorligiga tahdid solishi mumkin.

Past haroratdagi supero'tkazuvchan kabellarning «sehrli» tomoni — ularning nol elektr qarshiligiga ega bo'lishi va past issiqlik o'tkazuvchanligi tufayli mikroto'lqinli signallarni deyarli yo'qotmasdan uzatish imkonini beradi hamda giperpast harorat muhitini samarali himoya qiladi.

3. Ishlatilish sahnelari

Kvant hisoblash: Bu kabellar mikroto'lqinli boshqaruv va o'qish signallarini supero'tkazuvchi kvitlarga aniq yetkazib beradi va issiqlik shovqunidan kelib chiqadigan dekogerentlanishni minimal darajada saqlaydi.

Yuqori magnit maydon fizikasi: Zaryadlangan zarrachalar tezlatgichlari va MRI tizimlarida sopol koaksial kabel uzok chastotali signallarni kuchli magnit maydon ostida ishonchli tarzda uzatishini ta'minlaydi.

Havo fazosini tadqiq qilish: Kriogenik sovutilish talab etiladigan sun'iy yo'ldoshlar va infraqizil aniqlash tizimlarida bunday kabel juda yuqori sezuvchanlikni saqlash hamda issiqlik yukini kamaytirishga yordam beradi.

4. Past haroratli sopol (PHS) va yuqori haroratli sopol (YHS)

Past haroratli sopol koaksial kabel (PHS): Materiallarga NbTi va Nb3Sn kiradi, suyuq geliydan foydalanib 10 K dan past haroratlarda ishlaydi, asosan signallarni uzatish va aniq o'lchash uchun mo'ljallangan.

Yuqori haroratli sopol quvvat kabeli (YHS): Materiallarga YBCO va BSCCO kiradi, suyuq azotdan foydalanib 65–77 K haroratlarda ishlaydi, asosan yuqori tokli elektr uzatish uchun mo'ljallangan.

Xulosa

Pastki haroratli supero'tkazuvchan ko'ksial kabel liniyalari noyob mikromasshtabli axborot magistrali sifatida qaralishi mumkin. Ular mikroto'lqinli signallarni deyarli yo'qotishsiz uzatishni ta'minlab, shu bilan birga giperpastki haroratli tizimlarda issiqlik chiqib ketishini oldini oladi.

Yuqori chastotali va aniq kabel texnologiyalari bo'yicha uzoq muddatli tajribaga ega bo'lgan Hotten kompaniyasi o'tkazgich materiallari, dielektrik tuzilmalar hamda umumiy kabel barqarorligini yanada takomillashtirishda davom etmoqda va ilg'or tadqiqotlar hamda yuqori darajadagi dasturlar uchun ishonchli past haroratli hamda yuqori chastotali signal uzatish yechimlarini taqdim etmoqda.