Ny forskning: kvantkylskåp som drivs av brus
Kvantdatorer kräver extrem kyla för att fungera men dagens kylsystem skapar brus som riskerar att förstöra känslig kvantinformation. Forskare på Chalmers har nu utvecklat ett kvantkylskåp som använder bruset i stället för att bekämpa det.
Ett kvantkylskåp är en extremt effektiv kylanordning som kyler komponenter i kvantdatorer till temperaturer nära den absoluta nollpunkten (ca -273,15 grader Celsius). Genom att baseras på supraledande kretsar och utnyttja omgivande värme, kyls kvantbitar (qubits) ner mer effektivt än vid användning av traditionella kryostat.
Det var redan i januari förra året som Chalmers tillsammans med University of Maryland i USA presenterade detta mikroskopiska kylskåp som det första i sitt slag. Kylskåpet skalar upp kvantdatorer och gör dem mindre känsliga för störningar, vilket möjliggör snabbare och mer avancerade kvantberäkningar.
Tidigare har dock kvantkylskåpet avgett störande brus som får den känsliga kvantinformationen att kollapsa. Nu har forskare på Chalmers tagit ett helt nytt grepp och använder det problematiska bruset för att istället driva det. Studien publicerades den 26 januari i Nature Communications.
Kylskåpet bygger på en supraledande artificiell molekyl skapad av elektriska kretsar. Genom kontrollerat mikrovågsbrus kan forskarna styra värme- och energiflöden med extrem precision. Två mikrovågskanaler fungerar som varm och kall reservoar, medan bruset driver värmetransporten mellan dem. Kylskåpets förmåga att kontrollera flöden av värme och energi kan få betydande roll i utvidgningen av kvantteknik, skriver Chalmers på sin hemsida.
Forskarna har kunnat mäta extremt små värmeströmmar, ner till attowatt-nivå. Kylskåpet kan därmed även fungera som värmemotor eller förstärkare av värmetransport. Tekniken gör det möjligt att styra värme direkt inne i kvantkretsar, något dagens kylsystem inte klarar av.
– Vi ser detta som ett viktigt steg mot att kunna styra värme direkt inne i kvantkretsar på en skala som konventionella kylsystem inte klarar. Att kunna avlägsna eller omdirigera värme på den här minimala skalan öppnar dörren för mer tillförlitliga och robusta kvantteknologier, säger Aamir Ali, forskare i kvantteknologi på Chalmers och medförfattare till studien.
