Bir araştırma ekibi İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü Lozan (EFPL) ısıyı elektrik voltajına dönüştürerek sıcaklıkları 100 milikelvine düşürmesine izin veren 2 boyutlu bir kuantum soğutma sistemi geliştirdi. Kuantum bitleri (kübitler) ısıya duyarlı olduğundan ve 1K’den daha düşük bir sıcaklığa soğutulması gerektiğinden, çok düşük sıcaklıklar kuantum hesaplama için çok önemlidir. Kuantum bilgisayarı çalıştırmak için gereken elektronikler tarafından üretilen termal enerjinin bile kübitlerin performansını etkilediği bilinmektedir.
“Soğuk bir ofisteki bir dizüstü bilgisayarı düşünürseniz, dizüstü bilgisayar çalışırken yine de ısınır ve bu da odanın sıcaklığının artmasına neden olur. Kuantum hesaplama sistemlerinde, şu anda bu ısının kübitleri rahatsız etmesini önleyecek bir mekanizma yoktur,” LANES doktora öğrencisi Gabriele Pasquale açıkladı.
Ancak, çoğu geleneksel soğutma çözümü artık bu sıcaklıklarda verimli bir şekilde çalışmıyor (ya da hiç çalışmıyor). Bu nedenle, ısı üreten elektronikler kuantum devrelerinden ayrılmalıdır. Bu da kuantum bilgisayarına gürültü ve verimsizlikler ekleyerek laboratuvar koşullarının dışında çalışacak daha büyük sistemler oluşturmayı zorlaştırır.
Manşet 2D soğutma sistemi, EPFL’nin Nanoölçekli Elektronik ve Yapılar Laboratuvarı’nda (LANES) Andras Kis liderliğindeki bir araştırma ekibi tarafından üretildi. 100mK’ye kadar soğutma yeteneğinin yanı sıra, daha şaşırtıcı yenilik, bunu oda sıcaklığında çalışan mevcut soğutma teknolojileriyle aynı verimlilikte yapmasıdır.
Pasquale, “Mevcut teknolojilerin dönüşüm verimliliğine uyan, ancak kuantum sistemleri için gereken düşük manyetik alanlarda ve ultra düşük sıcaklıklarda çalışan bir cihaz yaratan ilk kişileriz. Bu çalışma gerçekten bir adım önde.” dedi.
LANES ekibi, teknolojik ilerlemelerine, nasıl inşa edildiği nedeniyle 2D kuantum soğutma sistemi adını verdi. Sadece birkaç atom kalınlığında olan yeni malzeme, iki boyutlu bir nesne gibi davranıyor ve grafen ile 2D-ince yapının birleşimi, son derece verimli bir performans elde etmesini sağladı. Cihaz, bir iletkende hem manyetik alan hem de malzemenin her iki tarafında iki farklı sıcaklık bulunan bir elektrik alanının üretildiği bir termo-manyetik fenomen olan Nernst etkisini kullanarak çalışır.
Performansı ve verimliliğinin yanı sıra, 2D kuantum soğutma sistemi kolayca üretilen elektroniklerden yapılmıştır. Bu, bu kadar düşük sıcaklıklar gerektiren diğer laboratuvarlardaki kuantum bilgisayarlarına kolayca eklenebileceği anlamına gelir. Pasqual, “Bu bulgular nanoteknolojide önemli bir ilerlemeyi temsil ediyor ve milikelvin sıcaklıklarında kuantum hesaplama için gerekli olan gelişmiş soğutma teknolojilerinin geliştirilmesi için umut vadediyor. Bu başarının gelecekteki teknolojiler için soğutma sistemlerinde devrim yaratabileceğine inanıyoruz.” diye ekliyor.
Ancak yakın gelecekte bir üretici 1K’nin altındaki sıcaklıklara ulaşabilen bu 2D soğutma sistemini seri üretse bile, oturma odanızdaki laboratuvarda bir kuantum bilgisayarını hız aşırtmayı planlamıyorsanız, onu CPU’nuzu hız aşırtmak için kullanmak üzere Newegg’de bulabileceğinizi beklemeyin.
