எலக்ட்ரானிக் கூலிங் தொழில்நுட்பம்

மின்னணு சாதனங்களின் செயல்பாட்டிற்கு வெப்பநிலையைக் கட்டுப்படுத்துவது மிக முக்கியம். மிகவும் சக்திவாய்ந்த கிளாசிக்கல் கணினிக்கு(classical computer) மேலாக செயலாக்க திறன்களை அடைவதற்கு குவாண்டம் பிட்களைக் கட்டுப்படுத்தும் திறனை (qubits என்றும் அழைக்கப்படுகிறது) நம்பியிருக்கும் மிகவும் சிக்கலான குவாண்டம் கணினிகளுக்கு இது இன்னும் அதிகம்.

ஒரு குவாண்டம் கணினி அதன் வலிமையைத் தக்க வைத்துக் கொள்ள, qubits ஒத்திசைவான(in a state of coherence) நிலையில் வைத்திருக்க, அது முழுமையான பூஜ்ஜியத்திற்கு (–273.15oC) நெருக்கமான வெப்பநிலையில் குளிரூட்டப்பட வேண்டும். இருப்பினும், ஒரு குவாண்டம் கணினியின் முக்கிய வெப்பநிலையை முழுமையான பூஜ்ஜியத்திற்கு அருகில் வைத்திருப்பது ஒரு எளிய சாதனையல்ல, மேலும் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கின் முன்னேற்றத்திற்கு ஒரு பெரிய தடையை ஏற்படுத்துகிறது. பெரும்பாலும் குவாண்டம் கணினி தயாரிப்பாளர்கள் பல கட்டங்களில் வழங்கப்படும் குளிரூட்டியாக(refrigerant) திரவ ஹீலியத்தைப்(liquid helium) பயன்படுத்துவதன் மூலம் இயந்திரங்களை குளிர்ச்சியாக வைத்திருக்கிறார்கள். ஆயினும்கூட, இந்த அமைப்பு சிக்கலானது மற்றும் விரிவானது, மேலும் இது பயனர் நட்பு(user-friendly) அல்ல

குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கின் வெப்பநிலை சிக்கல் இப்போது பின்லாந்தின் விடிடி தொழில்நுட்ப ஆராய்ச்சி மையத்தின் ஆராய்ச்சியாளர்களால் உருவாக்கப்பட்ட புதிய முழு மின்னணு குளிர்பதன தொழில்நுட்பத்தால்(fully electronic refrigeration technology) தீர்க்கப்படலாம். தற்போதைய மின் குளிர்பதன தொழில்நுட்பம் மின்சார வெப்ப விசையியக்கக் குழாய் மூலம் வெப்பத்தை ஒரு இடத்திலிருந்து இன்னொரு இடத்திற்கு மாற்றுவதன் மூலம் செயல்படுகிறது, இருப்பினும் இந்த முறை பொதுவாக விலை உயர்ந்தது மற்றும் திறமையற்றது. இந்த முறை சில குளிரூட்டும் பணிகளுக்கு ஏற்றதாக இருக்கும்போது, குவாண்டம் கணினிகள் வேலை செய்யத் தேவையான ஆழமான இட நிலைமைகளுக்கு குளிரூட்டுவது சாத்தியமற்றது.

ஃபோனான்களைக் கட்டுப்படுத்துதல்(Controlling Phonons)

சமீபத்திய தொழில்நுட்பம் அறிவியல் முன்னேற்றங்களில் விவரிக்கப்பட்டுள்ள ஒரு கண்டுபிடிப்பை அடிப்படையாகக் கொண்டது, இதில் மின் குளிர்பதனத்தை மிகவும் திறமையாக்கும் திறனை ஆராய்ச்சியாளர்கள் நிரூபித்தனர். திடப்பொருட்களுக்குள் வெப்ப ஆற்றலைக் கொண்ட ஃபோனான்கள்(Phonons), குவாசிபார்டிகல்களைத்(quasiparticles) தடுப்பதன் மூலம் அவர்கள் இதை அடைந்தனர். ஃபோனான்கள் தவறாக நடந்துகொள்வதால், அவை கட்டுப்படுத்துவது கடினம் மற்றும் விரும்பிய குளிரூட்டும் விளைவைக் குறைக்கும்.

வெப்பமண்டல செயல்பாடு என அழைக்கப்படும் வெப்பமான நிலைமைகளின் கீழ் எலக்ட்ரான்களை மாற்றுவதற்கு வசதியாக ஒரு சூப்பர் கண்டக்டிங் இடைவெளியை உருவாக்க குறைக்கடத்தி(semiconductor)-சூப்பர் கண்டக்டர் சந்திப்புகளைப்(superconductor junction) பயன்படுத்தியது, அதே நேரத்தில் ஃபோனான்களின்(Phonons) ஓட்டத்தைத் தடுக்க வெப்ப எல்லையையும் உருவாக்கியது. சந்திப்புகளில் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்களின் தன்மை மற்றும் மின் மின்னோட்டத்திலிருந்து வரும் ஆற்றல் ஆகியவற்றால் ஃபோனான்களின் அடைப்பு அடையப்பட்டது, இது இரண்டு சந்திப்புகளுக்கும் இடையில் வெப்பநிலை சாய்வு உருவாக்க இணைந்தது. சந்திப்புகளுக்கு இடையில் ஒரு சிறிய சிலிக்கான் சிப் இடைநீக்கம் செய்யப்பட்டது, மேலும் அதன் வழியாக மின்சாரத்தை இயக்குவதன் மூலம், சுற்றுப்புற நிலைமைகளுடன் ஒப்பிடும்போது சிப்பின் வெப்பநிலையை 40 சதவீதம் குறைக்க குழுவால் முடிந்தது.

குவாண்டம் கணினிகளுக்கான குளிரூட்டும் செயல்முறையை எளிமைப்படுத்த இந்த சிறிய அளவிலான, திறமையான மற்றும் நடைமுறை முறையைப் பயன்படுத்தலாம், மேலும் இறுதியில் இந்த இயந்திரங்களை சிறியதாகவும் குறைந்த விலையிலும் செய்ய உதவும்.

குளிரூட்டும் தொழில்நுட்பத்தை வெப்ப ஆற்றல் அறுவடை மற்றும் வேதியியல் உணர்திறன், பாதுகாப்பு மற்றும் வானொலி வானியல் ஆகியவற்றில் பயன்படுத்தப்படும் வெப்ப ஒளிமின்னழுத்திகளில் பயன்படுத்தலாம்.