Uzaydan daha soğuk, iki boyutlu kuantum soğutma sistemi
Uzay bile bu kadar soğuk değil: Araştırmacıların geliştirdiği iki boyutlu kuantum soğutma sistemi, ısıyı çok düşük sıcaklıklarda elektriğe dönüştürüyor.
İsviçre'deki EPFL Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, uzaydan bile daha soğuk olabilen iki boyutlu bir kuantum hesaplama sistemi geliştirdi. Bu yenilik, kuantum hesaplama alanında büyük bir ilerleme olarak değerlendiriliyor çünkü geleneksel soğutma yöntemleri bu alandaki gelişmeleri engelliyordu. Yeni teknoloji, mevcut kuantum bilgisayarlarına kolayca entegre edilebilen hazır parçalar kullanıyor.
EPFL'deki Nanoölçekli Elektronik ve Yapılar Laboratuvarı'nda (LANES) doktora öğrencisi olan Gabriele Pasquale, "Soğuk bir ofisteki bir dizüstü bilgisayarı düşünün; dizüstü bilgisayar çalışırken yine de ısınır ve bu, odanın sıcaklığının artmasına neden olur" diyor ve devam ediyor: "Kuantum hesaplama sistemlerinde, kübitleri bu ısıdan koruyacak bir mekanizma mevcut değil. Bizim cihazımız, gerekli soğutmayı sağlayabiliyor."
Kübitlerin işlevini sürdürebilmesi için -273 santigrat dereceye kadar soğutulması gerekiyor. Ancak, kuantum hesaplamayı yöneten elektronik cihazlar, bu düşük sıcaklıklarda bile ısı üretmeye devam ediyor ve bu ısının dağıtılması zor bir problem oluşturuyor.
Uzaydan Bile Daha Soğuk
Mevcut teknoloji, kuantum ve elektronik devreleri ayırırken, EPFL'nin yeni cihazı üretilen ısıyı elektriğe dönüştürüyor. LANES'in iki boyutlu kuantum soğutma cihazı, testler sırasında 100 milikelvinlik soğutulmuş bir ortamda ısıyı voltaja dönüştürmeyi başardı; bu sıcaklık, uzaydan bile daha soğuk. Araştırma ekibi, bulgularını Nature Nanotechnology dergisinde yayımladı.
Bu yenilikçi cihaz, grafenin mükemmel elektriksel iletkenliğini, indiyum selenidin yarı iletken özellikleriyle birleştiriyor. Sadece birkaç atom kalınlığında ve iki boyutlu bir nesne gibi davranıyor.
Bu benzersiz yapı, EPFL'nin yeni kuantum soğutma cihazına üstün bir performans sağlıyor. Cihaz, Nernst etkisini kullanarak verimliliğini artırıyor. Nernst etkisi, bir nesneye dik bir manyetik alan uygulandığında elektrik voltajı oluşturan bir termoelektrik olgudur. Cihazın iki boyutlu olması, mühendislerin verimliliğini elektronik olarak ayarlamasına olanak tanıyor.
Düşük sıcaklıklarda termogüç dönüşümü, akademik ve bilimsel alanda yeterince araştırılmamış bir konu. Bu yeni gelişme, bu alanda önemli bir adım olarak görülüyor. LANES ekibi, cihazlarının mevcut düşük sıcaklıklı kuantum devrelerine entegre edilebileceğini belirtiyor. Ayrıca, kolayca elde edilebilen elektronik parçalar kullanıyor.
"Nanoteknolojide Büyük İlerleme"
Bu, yeni iki boyutlu kuantum soğutma sisteminin pahalı yükseltmelere gerek kalmadan mevcut kuantum hesaplama donanımına uygulanabileceği ve seri üretime geçilebileceği anlamına geliyor. Bu erişim kolaylığı, daha fazla laboratuvarın yakında sistemi kuantum bilgisayarlarına ekleyerek test etmesini sağlayacak.
Pasquale, "Bu bulgular nanoteknolojide önemli bir ilerlemeyi temsil ediyor ve milikelvin sıcaklıklarında kuantum hesaplama için gerekli olan gelişmiş soğutma teknolojilerinin geliştirilmesi için umut vadediyor" diyor ve ekliyor: "Bu başarının gelecekteki teknolojilerde soğutma sistemlerinde devrim yaratabileceğine inanıyoruz."