Ученые разработали новый способ охлаждения квантовых устройств

Самые важные узлы квантовых вычислительных систем, квантовые биты, кубиты, невероятно чувствительны к тепловым помехами, что для нормальной работы они должны быть охлаждены до температуры, близкой к температуре абсолютного ноля. Для охлаждения квантовых систем сейчас используются громоздкие и дорогостоящие криогенные или лазерные системы, которые, к тому же не могут похвастаться высокой эффективностью и экономичностью. Но не так давно группа физиков из австрийского Научно-технического института (Institute of Science and Technology Austria), Мальтийского университета и мальтийского Национального центра космических исследований предложила новый метод обеспечения низкотемпературного режима работы квантовых устройств. И основой работы этого метода является явление квантовой интерференции.

Обычно если горячий объект помещается рядом с холодным объектом, тепловая энергия перетекает от горячего к холодному объекту. Поэтому охлаждение объекта, температура которого и так ниже температуры окружающей среды, требует дополнительных затрат энергии. "Предлагаемое нами устройство работает, подобно обычному холодильнику. Но только основой работы этого холодильника являются эффекты из области квантовой механики" - рассказывает Шабир Барзанджех (Shabir Barzanjeh), ведущий исследователь, - "Разработанный нами метод позволяет предотвратить движение теплового потока, который может нагреть чувствительное квантовое устройство".

В новой технологии используется теплоотвод, связанный как с квантовым устройством, так и с окружающей средой, которую можно рассматривать как более горячий объект. Используемое явление квантовой интерференции превращает этот теплоотвод в своего рода аналог теплового полупроводника, который беспрепятственно позволяет перемещаться наружу теплу от квантового устройства, но рассеивает и отражает назад весь поток тепла, движущийся со стороны окружающей среды.

Отметим, что предложенная учеными идея находится лишь в фазе теоретической разработки. Но у них уже имеются некоторые идеи насчет ее практической реализации, включая использование вибрирующего наномеханического объекта и использование радиационного давления. "Мы завершили теоретическую часть нашей работы" - пишут исследователи, - "И сейчас наступило время для ее экспериментального подтверждения".