Kwantowe przewodnictwo ciepła

Naukowcy z Uniwersytetu Aalto w Finlandii, dokonali przełomu w fizyce. Udało im się im się przetransportować ciepło dziesięć tysięcy razy dalej niż kiedykolwiek przedtem. Odkrycie to może doprowadzić do gigantycznego skoku w rozwoju komputerów kwantowych.

Przewodzenie ciepła jest podstawowym zjawiskiem fizycznym wykorzystywanym na przykład w przemyśle odzieżowym, mieszkalnictwie, przemyśle samochodowym i elektronicznym. W ten sposób w naszym codziennym życiu powinniśmy nieuchronnie odczuć poważne zmiany w tej dziedzinie. Zespół badawczy kierowany przez fizyka kwantowaego Mikko Möttönena poczynił jedno z tych przełomowych odkryć. Nowy wynalazek zrewolucjonizował kwantowe przewodzenie ciepła, co oznacza, maksymalnie sprawny transport ciepła z punktu A do punktu B. To świetna wiadomość szczególnie dla twórców komputerów kwantowych.

Kwantowa technologia jest wciąż dziedzina rozwijająca się, ale jej najbardziej obiecującym zastosowaniem jest super-wydajny komputer kwantowy. W przyszłości będzie on mógł rozwiązać problemy, które są niedostępne dla normalnego komputera. Równocześnie, komputer kwantowy jest podatny na błędy ze względu na zakłócenia zewnętrzne. Sprawne działanie komputera kwantowego wymaga więc silnego schładzania.

Innowacje Möttönena mogą być na tyle wydajnie, że działanie komputera nie będzie zakłócone, dzięki chłodzeniu jego procesorów kwantowych.
„Nasze badania rozpoczęły się już w 2011 roku i były rozszerzane. To wspaniałe uczucie dokonać fundamentalnego odkrycia, które jednocześnie ma realne praktyczne zastosowanie” – mówi profesor Mikko Möttönen.
Grupie badawczej Möttönena w QCD Labs w Finlandii, udało się dokonać kwantowego przesyłu ciepła na odległość ok. jednego metra. Nie brzmi zbyt imponująco, ale wcześniej naukowcy byli w stanie przesłać ciepło tylko na odległości porównywalne z grubością ludzkiego włosa.
„W przypadku procesorów komputerowych, miernik jest bardzo duży dystans. Nikt nie chce budować większych procesorów”, podkreśla Möttönen.

Odkrycie to jest tak ważne, że zostanie ona opublikowana w dniu 1 lutego 2016 roku w Nature Physics.
Kluczową ideą odkrycia było użycie fotonów do przenoszenia ciepła. Fotonów – czyli cząstek światła,na przykład, w postaci światła widzialnego. Wcześniej naukowcy stosowali jak nośniki ciepła elektrony.

Wiemy, że fotony mogą transportować ciepło na długich dystansach. Tak jak na przykład transportują ciepło ze Słońca na Ziemię. Zespół wpadł na pomysł, aby wykorzystać linię przesyłową bez oporu elektrycznego do przesyłąnia fotonów. Ta nadprzewodząca linia została zbudowana na płytce krzemowej o wielkości centymetra kwadratowego. Na końcach linii przesyłowej zostały umieszczone małe rezystory. To właśnie pomiary wywołanych zmian temperatury tych rezystorów dostarczyły wyników doświadczenia.

Grupa Möttönena, nazwana The Quantum Computing and Devices, pokazała, że jkwantowe przewodnictwo ciepła może być wykorzystywane na długich dystansach. W rezultacie możliwe jest zastosowanie tego zjawiska poza laboratorium. W ten sposób urządzenie zbudowane przez zespół zasadniczo zmienia stosowane w  praktyce sposoby przesyłania ciepła.

  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Dodaj komentarz