Теплопроводность — это фундаментальное физическое явление, используемое, например, в одежде, жилищном строительстве, автомобильной промышленности и электронике. Таким образом, на нашу повседневную жизнь неизбежно влияют серьезные потрясения в этой области. Исследовательская группа, возглавляемая квантовым физиком Микко Моттоненом, сделала одно из этих революционных открытий.
Это новое изобретение революционизирует квантово-ограниченную теплопроводность, что означает максимально эффективный перенос тепла из точки А в точку Б. Это отличная новость, особенно для разработчиков квантовых компьютеров.Квантовая технология все еще является развивающейся областью исследований, но наиболее многообещающим ее применением является сверхэффективный квантовый компьютер. В будущем он сможет решить проблемы, которые нормальный компьютер никогда не сможет взломать. Для эффективной работы квантового компьютера необходимо, чтобы его можно было эффективно охлаждать.
В то же время квантовый компьютер подвержен ошибкам из-за внешнего шума.Нововведение Моттонена может быть использовано для охлаждения квантовых процессоров очень эффективно и так умно, что работа компьютера не будет нарушена.
«Наши исследования начались еще в 2011 году и постепенно продвигались вперед. Это действительно здорово — сделать фундаментальное научное открытие, имеющее реальное практическое применение», — радуется профессор Микко Моттонен.В лаборатории QCD в Финляндии исследовательской группе Моттонена удалось измерить квантово-ограниченный перенос тепла на расстояниях до метра. Измеритель сначала кажется не очень длинным, но ранее ученым удавалось измерять такой перенос тепла только на расстояниях, сопоставимых с толщиной человеческого волоса.
«Для компьютерных процессоров метр — это очень большое расстояние. Никто не хочет строить процессор большего размера, чем этот», — подчеркивает Моттонен.Открытие настолько важно, что будет опубликовано 1 февраля 2016 года в журнале Nature Physics.Ключевой идеей в их исследовании было использование фотонов для передачи тепла.
Фотоны — это частицы, которые, например, образуют видимый свет. Ранее ученые использовали, например, электроны в качестве теплоносителей.«Мы знаем, что фотоны могут переносить тепло на большие расстояния.
Фактически, они переносят тепло Солнца на Землю», — говорит Моттонен.Команде пришла в голову идея использовать линию передачи без электрического сопротивления для передачи фотонов. Эта сверхпроводящая линия была построена на кремниевом кристалле размером в квадратный сантиметр. Крошечные резисторы были размещены на концах линии передачи.
Результаты исследований были получены путем измерения наведенных изменений температур этих резисторов.Новая физикаГруппа квантовых вычислений и устройств (КХД) под руководством профессора Моттонена смогла показать, что квантово-ограниченная теплопроводность возможна на больших расстояниях.
Результат позволяет применять это явление вне лабораторий. Таким образом, устройство, созданное командой, в корне меняет то, как теплопроводность может быть использована на практике.Предыдущие результаты исследования Моттонена также получили высокую оценку в научном сообществе и в средствах массовой информации. Он опубликовал статьи в ведущих журналах, таких как Nature и Science.
Однако есть причина, по которой это новое открытие кажется даже лучше, чем предыдущие открытия:«Исследование было полностью проведено в моей лаборатории моими сотрудниками. Это действительно заставляет меня чувствовать, что я сорвал джекпот», — радуется Моттонен.Видео: https://www.youtube.com/watch?v=JGJ-fcDVECA