양자 컴퓨터용 초전도 동축 케이블을 제조하는 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다: 진공로의 하부 챔버에 NbTi 합금 용융물을 넣는 단계; 금속 모세관 몰드를 예열하여 진공로의 상부 챔버에 넣는 단계; 진공로의 하부 및 상부 챔버의 진공도를 조절하여 NbTi 합금 용융물을 금속 모세관 몰드로 끌어들이는 단계; 냉각 후 몰드를 열어 NbTi 모세관을 제거하는 단계; NbTi/Cu 단일 코어 조립 막대를 냉간 인발하고 구리를 에칭하여 NbTi 필라멘트를 얻는 단계; NbTi 필라멘트에 PTFE 코팅 재료를 반복적으로 코팅하고 경화시켜 절연층이 있는 NbTi 필라멘트를 얻는 단계; 절연층이 있는 NbTi 필라멘트를 NbTi 모세관에 삽입하고 접합부를 용접하여 초전도 동축 케이블을 얻는 단계. 이 응용 분야는 진공 주조 및 코팅 경화 기술을 결합하여 초전도 동축 케이블의 제조 난이도를 줄입니다.
초전도 동축 케이블은 중심 도체를 외부 도체 튜브에 동축 정렬을 유지하면서 삽입하고, 중심 도체와 외부 도체 튜브 사이의 공간을 수지 재료로 채우고 압축한 다음, 반제품 동축 케이블 본체를 가열하여 수지 재료를 발포시키고 유전체 층을 형성하고, 마지막으로 반제품을 진공 상태로 만든 후 불활성 가스를 주입하여 불활성 가스 층을 형성함으로써 얻어집니다.
그러나 상기 선행 기술은 중심 도체 및 외부 도체 튜브 자체의 제조 공정에 대해서는 다루지 않고, 중심 도체 및 외부 도체 튜브의 후속 처리에 초점을 맞추고 있다. 또한, 기존 기술의 제조 공정은 비교적 복잡하여 초전도 동축 케이블 제작이 어렵다.
본 발명은 양자 컴퓨터용 초전도 동축 케이블 제작 방법을 제안하며, 기존 기술은 중심 도체 및 외부 도체 튜브 자체를 고려하지 않은 신뢰할 수 있는 제조 공정이 부족하여 초전도 동축 케이블 제작 공정이 복잡하고 제작 난이도가 높은 문제를 해결하고자 한다.
한편, 본 발명은 양자 컴퓨터용 초전도 동축 케이블을 제조하는 방법을 제공하며, 다음 단계를 포함한다.
1단계: 정제된 NbTi 합금 용융물을 진공로 하부 챔버 내의 도가니에 넣는다.
2단계: 금속 모세관 몰드를 예열하고 진공로 상부 챔버 내에 넣는다.
3단계: 진공로 하부 및 상부 챔버의 진공도를 조절하여 NbTi 합금 용융물을 금속 모세관 몰드로 끌어당긴다. 냉각 후, 금형을 열고 NbTi 모세관을 제거합니다.
4단계: NbTi/Cu 단일 코어 조립봉을 원료로 냉간 인발하여 NbTi/Cu 단일 코어 와이어를 얻습니다. 구리를 에칭하여 제거하면 NbTi 필라멘트가 얻어집니다.
5단계: NbTi 필라멘트에 PTFE 코팅 재료를 반복적으로 코팅하고 경화시켜 절연층이 있는 NbTi 필라멘트를 얻습니다.
6단계: 절연층이 있는 NbTi 필라멘트를 NbTi 모세관에 삽입하고 양쪽 끝을 용접하여 양자 컴퓨터용 초전도 동축 케이블을 얻습니다.
한 가지 가능한 구현 예에서, 1단계에서 진공로 하부 챔버의 진공도는 0.003~0.09 Pa 범위 내에서 제어 가능하며, 정제된 NbTi 합금 용융액의 불순물 질량비는 0.1% 미만입니다.
한 가지 가능한 구현 예에서, 2단계에서 금속 모세관 몰드의 예열 온도는 1300~1800℃이고, 진공로 상부 챔버의 진공도는 0.000003~0.003 Pa 범위 내에서 제어 가능합니다.
한 가지 가능한 구현 예에서, 3. 진공로의 하부 챔버와 상부 챔버의 진공도를 조절하고, 하부 챔버와 상부 챔버의 진공도 비율을 400~1000 사이로 하며, NbTi 합금 용융물을 금속 모세관 몰드로 끌어들이는 속도를 1~5 mm/s 사이로 한다.
일 가지 가능한 구현 예에서, 4단계에서 원료인 NbTi/Cu 단심 조립봉의 냉간 인발 통과율은 5%~15% 사이이고, NbTi/Cu 단심선의 최종 직경은 0.1~0.9 mm 사이이다.
일 가지 가능한 구현 예에서, 4단계에서 구리 제거 에칭에는 5~8 mol/L 황산 용액을 사용하고, 에칭 시간은 10~30분 사이이다.
일 가지 가능한 구현 예에서, 5단계에서 PTFE 코팅 재료는 질량 기준으로 60~75%의 PTFE 에멀젼을 포함한다. 질량 기준으로 소포제 0.2%-0.6%, 습윤제 0.2%-0.6%, 나머지는 고순도 정제수입니다.
PTFE 코팅 재료의 25°C에서의 전기 전도도는 0.1 μS/cm 미만입니다.
한 가지 구현 예에서, 5단계의 경화 온도는 100-250°C이고, 코팅 및 경화 사이클 횟수는 5-15회입니다.
한 가지 구현 예에서, 6단계의 절연층이 있는 NbTi 필라멘트를 자기 나사 조임 방식을 사용하여 NbTi 모세관에 삽입합니다.
