با سیستم خنک‌کننده کوانتومی، دستیابی به دماهای خنک‌تر از بیرونِ جو زمین ممکن می‌شود

یک تیم تحقیقاتی در مؤسسه‌ی فناوری فدرال لوزان سوئیس (EFPL)، سیستم خنک‌کننده‌ی کوانتومی جدیدی را طراحی کردند که با تبدیل گرما به انرژی الکتریکی، دمای محیط را تا ۱۰۰ میلی‌کلوین که کمتر از دمای بیرون جو زمین است، کاهش می‌دهد.

بیت‌های کوانتومی یا کیبوبیت‌ها، به گرما بسیار حساس هستند و باید دمای محیط کاری آن‌ها تا یک کلوین کاهش یابد. ازاین‌رو، دمای بسیار پایین برای انجام محاسبات کوانتومی، بسیار ضروری است.

از طرفی، رسیدن به دمای یک کلوین، آن هم با وجود انرژی حرارتی که توسط وسایل الکترونیکی مورد نیاز برای راه‌اندازی کامپیوترهای کوانتومی تولید می‌شود، کار چندان آسانی نیست و نمی‌توان از تولید این گرما جلوگیری کرد.

به گفته‌ی گابریل پاسکواله، دانشجوی دکترای LANES (آزمایشگاه الکترونیک و سازه‌های نانومقیاس مؤسسه‌ی فناوری فدرال لوزان سوئیس)، این سیستم خنک‌کننده‌ی کوانتومی جدید فرایند خنک‌کردن دمای محیط تا ۱۰۰ میلی‌کلوین را با همان کارایی فناوری‌های خنک‌کننده فعلی انجام می‌دهد.

پاسکواله درباره این سیستم خنک‌کننده‌ی کوانتومی می‌گوید که این سیستم نه‌تنها با کارایی فناوری‌های فعلی مطابق دارد، بلکه می‌تواند در محیط‌هایی با دمای بسیار پایین و میدان مغناطیسی ضعیف کار کند.

سیستم خنک‌کننده‌ی کوانتومی دوبعدی ساخته‌شده توسط محققان مؤسسه‌ی فناوری فدرال لوزان، از ترکیب گرافن و یک ساختار نازک دو بعدی ایجاد شده و بسیار کارآمدتر از سیستم‌های خنک‌کننده فعلی است.

به گفته‌ی محققان، این دستگاه با تکیه‌ بر اثر نِرنِست (Nernst) کار می‌کند. این اثر، به یک پدیده‌ی گرما-مغناطیسی اشاره دارد که در آن، یک میدان الکتریکی در یک رسانا که حاوی یک میدان مغناطیسی و دو دمای مختلف است، ایجاد می‌شود.


سیستم خنک‌کننده‌ی کوانتومی دوبعدی جدید محققان، با استفاده از قطعات الکترونیکی ساده ساخته شده است؛ این مزیت باعث می‌شوند تا بتوان آن را به‌راحتی به کامپیوترهای کوانتومی مستقر در آزمایشگاه‌های دیگر اضافه کرد.

گابریل پاسکواله می‌گوید که این سیستم، بیانگر یک پیشرفت بزرگ در فناوری نانو است و توسعه‌ی فناوری‌های خنک‌کننده‌ی پیشرفته برای محاسبات کوانتومی در دمای میلی‌کلوین را در آینده نوید می‌دهد.