معدن سائل يصل رقاقات الكم سريع
اللحام التقليدي لا يصلح للدوائر الكمومية: فعند التبريد إلى درجة حرارة الهيليوم السائل يتشقق المعدن، والتماسات نفسها تُدخل ضوضاء. جرّب مهندسون من مجموعة بحثية نهجًا آخر — قطرة من سبيكة غاليوم تبقى سائلة في درجة حرارة الغرفة، مثل الزئبق في ميزان حرارة قديم. هذا الجسر يملأ أي تفاوت بين الرقاقات، وعند التبريد الشديد يصبح هو نفسه موصلًا فائقًا — ناقلًا بدون مقاومة.
أظهرت الاختبارات أن الإشارة عبر المعدن السائل تمر بنفس النقاء الذي تمر به عبر أفضل الرنانات القياسية المصنوعة من الألومنيوم. ثلاث مرات تم تسخين الجهاز إلى درجة حرارة الغرفة ثم تبريده مجددًا إلى 15 ملي كلفن — أبرد من الفضاء الخارجي. بعد كل دورة عمل التماس كأنه جديد. وعندما استُبدلت وحدة بأخرى، تدفقت قطرة الغاليوم من جديد وأعادت تشكيل الجسر فائق التوصيل.
سر الجودة يكمن في غشاء رقيق من التنتالوم يتشكل على سطح المعدن السائل. أظهرت الأشعة السينية أنه طور بلوري خاص يعزز محاثة التماس ويساعد الإشارة على المرور دون تشويه. عند قدرة عالية من الموجات الدقيقة يسخن التماس قليلًا، لكن هذا متوقع ولا يعيق العمل.
الملخص الأصلي
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2603.09096
Modular architectures are a promising route toward scalable superconducting quantum processors, but finite fabrication yield and the lack of high quality temporary interconnects impose fundamental limitations on system size. Here, we demonstrate chip-scale liquid-metal interconnects that show promise for plug-and-play superconducting quantum circuits by enabling non-destructive module replacement while maintaining high microwave performance. Using gallium-based liquid metals, we realize high-quality inter-module signal and ground interconnects, comparable in performance to conventional coplanar waveguide resonators. We illustrate consistent device characteristics across three thermal cycles between room temperature and 15 mK, as well as the ability to reform superconducting connections following module replacement. A width-dependent resonance frequency shift reveals a significant kinetic inductance fraction, which we attribute to the presence of $$\beta$$-phase tantalum as confirmed by X-ray characterization. Finally, we investigate power-dependent loss mechanisms and observe high-power dissipative nonlinearities qualitatively consistent with a readout-power heating model. These results establish liquid metals as viable chip-scale interconnects for reconfigurable, modular superconducting quantum systems.
الغاليوم واحد من المعادن القليلة التي يمكن صهرها في كوب شاي ساخن، وعند التصلب يتمدد مثل الماء عند التجمد.
في رواية «عمى كاذب» لبيتر واتس، تستخدم سفينة فضائية غريبة مواد ذاتية الإصلاح — التماسات المعدن السائل تخطو الخطوة الأولى نحو مثل هذه الإلكترونيات.