量子コンピュータ用の超伝導同軸ケーブルを製造する方法は、以下のステップを含む：真空炉の下部チャンバーにNbTi合金溶融物を配置する；金属毛細管モールドを予熱し、真空炉の上部チャンバーに配置する；真空炉の下部チャンバーと上部チャンバーの真空度を調整して、NbTi合金溶融物を金属毛細管モールドに引き込む；冷却後、モールドを開いてNbTi毛細管を取り出す；NbTi/Cu単芯アセンブリロッドを冷間引抜きし、銅をエッチング除去してNbTiフィラメントを得る；NbTiフィラメントにPTFEコーティング材料を繰り返しコーティングおよび硬化させて絶縁層を有するNbTiフィラメントを得る；絶縁層を有するNbTiフィラメントをNbTi毛細管に埋め込み、接合部を溶接して超伝導同軸ケーブルを得る。この技術は、真空鋳造とコーティング硬化技術を組み合わせることで、超伝導同軸ケーブルの製造難易度を低減します。
超伝導同軸ケーブルは、中心導体を外側導体管に挿入し、両者の同軸性を維持した状態で、中心導体と外側導体管の間の空間に樹脂材料を充填して圧縮し、半製品である同軸ケーブル本体を加熱して樹脂材料を発泡させ誘電体層を形成し、その後、半製品を真空引きして不活性ガスを充填し不活性ガス層を形成することで得られます。
しかしながら、上述の従来技術は、中心導体および外側導体管自体の製造プロセスについては触れず、中心導体および外側導体管の後処理に焦点を当てている。さらに、従来技術の製造方法は比較的複雑であり、超伝導同軸ケーブルの製造を困難にしている。
本発明は、量子コンピュータ用超伝導同軸ケーブルの製造方法を提案するものであり、既存技術では中心導体と外側導体管自体を対象としない信頼性の高い製造プロセスが不足しているため、製造プロセスが複雑化し、超伝導同軸ケーブルの製造が困難であるという問題を解決することを目的としている。
本発明は、量子コンピュータ用超伝導同軸ケーブルの製造方法であって、以下のステップを含む方法を提供する。
ステップ1：精製したNbTi合金溶融物を、真空炉の下部チャンバー内のるつぼに置く。
ステップ2：金属毛細管モールドを予熱し、真空炉の上部チャンバー内に設置する。
ステップ3：真空炉の下部チャンバーおよび上部チャンバーの真空度を調整し、NbTi合金溶融物を金属毛細管モールド内に引き込む。冷却後、金型を開き、NbTiキャピラリーを取り出す。
ステップ4：NbTi/Cu単芯アセンブリロッドを原料として冷間引抜き加工を行い、NbTi/Cu単芯線を得る。銅をエッチング除去した後、NbTiフィラメントが得られる。
ステップ5：NbTiフィラメントにPTFEコーティング材を繰り返し塗布・硬化させ、絶縁層を有するNbTiフィラメントを得る。
ステップ6：絶縁層を有するNbTiフィラメントをNbTiキャピラリーに埋め込み、両端を溶接して量子コンピュータ用超伝導同軸ケーブルを得る。
一実施形態では、ステップ1において、真空炉の下部チャンバーの真空度を0.003～0.09 Paの範囲で制御し、精製されたNbTi合金溶融物中の不純物の質量比を0.1%未満とする。
一実施形態では、ステップ2において、金属キャピラリーモールドの予熱温度を1300～1800℃とし、真空炉の上部チャンバーの真空度を0.000003～0.003 Pa。
ある実施形態において、ステップ3では、真空炉の下部チャンバーと上部チャンバーの真空度を調整し、下部チャンバーと上部チャンバーの真空度比を400～1000とし、NbTi合金溶融物を金属毛細管モールドに引き込む速度を1～5 mm/sとする。
ある実施形態において、ステップ4では、原料であるNbTi/Cu単芯組立棒の冷間引抜き通過率を5～15%とし、NbTi/Cu単芯ワイヤの最終直径を0.1～0.9 mmとする。
ある実施形態において、ステップ4では、銅除去エッチングに5～8 mol/Lの硫酸溶液を用い、エッチング時間を10～30分とする。
ある実施形態において、ステップ5では、PTFEコーティング材料は、質量比で60～75%のPTFEエマルジョンを含む。質量比で消泡剤0.2～0.6%、湿潤剤0.2～0.6%、残りは高純度水。
PTFEコーティング材料の25℃における電気伝導率は0.1μS/cm未満である。
一実施形態では、ステップ5において、硬化温度は100～250℃、コーティングおよび硬化サイクル数は5～15回である。
一実施形態では、ステップ6において、絶縁層を有するNbTiフィラメントを磁気ねじ込み法を用いてNbTiキャピラリーに埋め込む。
