Araştırmacılar Mutlak Sıfıra Yakın Çalışan İlk Süperiletken Kuantum Isı Motorunu Gösterdi
Araştırmacılar, ısıyı mutlak sıfıra yakın bir şekilde kullanılabilir mekanik enerjiye dönüştürebilen dünyanın ilk döngüsel süperiletken kuantum ısı motorunu başarıyla gösterdiler. Süperiletken devreler kullanılarak geliştirilen bu cihaz, kuantum termodinamiğinde önemli bir dönüm noktası niteliği taşıyor ve sonuçta kuantum bilgisayarların daha verimli çalışmasını sağlayabilir.
Motor, süperiletken kübitlerin kuantum durumlarını manipüle eden dört adımlı bir döngü ile çalışıyor. Süperiletken ve normal dirençli durumlar arasındaki geçişleri dikkatli bir şekilde kontrol ederek, sistem kriyojenik ortamdan termal enerjiyi alıp bunu uyumlu (koherent) işe dönüştürüyor. Döngüler arasında manuel sıfırlama gerektiren önceki kuantum ısı motoru gösterimlerinin aksine, bu motor döngüsünü otonom olarak tamamlıyor.
İncelenen pratik uygulamalardan biri, şu anda kuantum işlemcileri çalıştırmak için gereken kapsamlı mikrodalga kablo altyapısının değiştirilmesidir. Büyük kuantum bilgisayarlar, oda sıcaklığındaki elektroniklerden kriyojenik işlemci aşamasına uzanan çok sayıda eşeksel kablo kullanır ve her biri gürültü üretirken soğutulması için önemli miktarda enerji gerektirir. Entegre bir kuantum ısı motoru, kontrol elektroniğini doğrudan kriyojenik sıcaklıklarda güçlendirebilir ve bu kabloların çoğuna olan ihtiyacı ortadan kaldırabilir.
Araştırma ekibi, teknolojinin pratik kuantum bilgi işlem sistemlerinde kullanılabilmesi için önünde önemli mühendislik zorluklarının bulunduğunu belirtiyor. Ancak bu gösterim, kuantum donanımı için özellikle tasarlanmış kompakt, düşük gürültülü güç kaynakları geliştirmek için bir temel oluşturuyor.