İleriye dönük:İsviçre’deki EPFL Üniversitesi’ndeki bir araştırma ekibi, uzaydan daha soğuk olabilen 2 boyutlu bir kuantum hesaplama sistemi yarattı. Bu, kuantum hesaplama için büyük bir atılımdır, çünkü ilerlemeler geleneksel soğutma yöntemleri tarafından engellenmiştir. Bu yeni teknoloji, hazır parçalar kullanır ve mevcut kuantum bilgisayarlarına kolayca uygulanabilir.
“Soğuk bir ofisteki bir dizüstü bilgisayarı düşünürseniz, dizüstü bilgisayar çalışırken yine de ısınır ve bu da odanın sıcaklığının artmasına neden olur,” dedi bu atılımı mümkün kılan LANES (EPFL’deki Nanoölçekli Elektronik ve Yapılar Laboratuvarı) ekibinde doktora öğrencisi olan Gabriele Pasquale. “Kuantum hesaplama sistemlerinde, şu anda bu ısının kübitleri rahatsız etmesini önleyecek bir mekanizma yok. Cihazımız bu gerekli soğutmayı sağlayabilir.”
Kübitlerin atom hareketini yavaşlatmak için -273 santigrat dereceye kadar soğutulması gerekiyor; ancak sorun şu ki, kuantum hesaplamayı yönetmek için kullanılan elektronik cihazlar, zaten düşük olan sıcaklıklarda dağıtılması zor olan ısı üretmeye devam ediyor.
En güncel teknoloji kuantum ve elektronik devreleri ayırır; ancak EPFL’nin cihazı üretilen ısıyı elektriğe dönüştürür. LANES’in 2D kuantum soğutma cihazı test sırasında 100 milikelvinlik soğutulmuş bir ortamda ısıyı voltaja dönüştürmeyi başardı – uzaydan bile daha soğuk bir sıcaklık. İsviçre’deki EPFL üniversitesinde bulunan araştırma ekibi bulgularını Nature Nanotechnology bilim dergisinin son sayısında yayınladı.
Yenilikçi cihaz, mükemmel elektriksel iletkenliğe sahip olan grafeni, indiyum selenidin yarı iletken özellikleriyle birleştiriyor. Sadece birkaç atomlarkalın ve 2 boyutlu bir nesne gibi davranıyor.
Bu benzersiz yapı, EPFL’nin yeni kuantum soğutma aygıtına benzersiz bir performans kazandırır. Aygıt, bu performansı kullanmak için Nernst etkisini kendi avantajına kullanır. Nernst etkisi, bir nesneye dik bir manyetik alan uygulandığında elektrik voltajı oluşturan bir termoelektrik olgudur. EPFL aygıtı 2 boyutlu olduğundan, mühendisler verimliliğini elektronik olarak ayarlayabilirler.
Düşük sıcaklıklarda termogüç dönüşümü, akademi ve bilimde yeterince araştırılmamış bir konudur ve bu yeni gelişmeyi bu kadar önemli kılan şey budur. LANES ekibi, cihazlarının halihazırda mevcut düşük sıcaklıklı kuantum devrelerine entegre edilebileceğini söyledi. Ayrıca kolayca elde edilebilen elektronikleri de kullanıyor.
Bu, yeni 2D kuantum soğutma sisteminin pahalı yükseltmeler veya kuantum hesaplama donanım paradigmasını değiştirmeden seri üretilebileceği ve mevcut donanıma uygulanabileceği anlamına gelir. Bu erişim kolaylığıyla, daha fazla laboratuvarın yakında test için sistemi kuantum bilgisayarlarına eklemesini bekleyebiliriz.
Pasquale, “Bu bulgular nanoteknolojide önemli bir ilerlemeyi temsil ediyor ve milikelvin sıcaklıklarında kuantum hesaplama için gerekli olan gelişmiş soğutma teknolojilerinin geliştirilmesi için umut vadediyor,” dedi. “Bu başarının gelecekteki teknolojiler için soğutma sistemlerinde devrim yaratabileceğine inanıyoruz.”