Сотрудники Университета Аалто в Финляндии впервые в мире создали и испытали сверхпроводящий квантовый тепловой двигатель. Разработка не только расширяет представления ученых о квантовой термодинамике, но и может помочь в создании более крупных и эффективных квантовых компьютеров.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications. Ученым удалось реализовать в сверхпроводящей схеме цикл Отто — термодинамический процесс, который используется в двигателях внутреннего сгорания. Устройство состоит из трансмонного кубита, резонатора и квантового холодильника.
Эксперимент проводился при температуре, близкой к абсолютному нулю. Исследователи показали, что тепло на квантовом уровне можно преобразовывать в полезную работу. Для этого они использовали управляемый квантовый холодильник, который способен по команде как нагревать, так и охлаждать кубит.
По словам авторов работы, это первая экспериментальная демонстрация циклического квантового теплового двигателя на базе сверхпроводящих схем. Особенность разработки заключается в том, что один и тот же квантовый холодильник выполняет роль как горячего, так и холодного источника, что упрощает конструкцию системы.
В перспективе подобные устройства могут применяться в квантовых компьютерах. Исследователи рассчитывают создать автономную версию двигателя, которая позволит сократить количество необходимого оборудования и упростить масштабирование систем с сотнями тысяч кубитов.
Источник: hi-tech.mail.ru