להפוך את החום לחשמל – העתיד של המחשבים הקוונטיים

This post is also available in: English (אנגלית)

אחת הסיבות העיקריות לכך שעוד לא נבנה מחשב קוונטי מתפקד בגודל מלא המסוגל לבצע חישובים בקנה מידה גדול, היא שאין לנו את הטכנולוגיה כדי לשמור על המחשבים בטמפרטורה נמוכה מספיק – הקיוביטים של מחשבים קוונטיים דורשים טמפרטורות של מינוס 270 צלזיוס כדי לתפקד.

לשם כך, חוקרים מהמכון הפדרלי השוויצרי לטכנולוגיה לוזאן (EPFL) פיתחו מכשיר תרמואלקטרי דו-ממדי בגודל מיקרומטר שיכול להמיר ביעילות חום לחשמל בטמפרטורות שמתאימות לתפעול קיוביטים.

החוקר הראשי גבריאל פסקואלה מסביר: "אם אתה חושב על מחשב נייד במשרד קר, המחשב הנייד עדיין מתחמם כשהוא פועל ומעלה את הטמפרטורה של החדר. במערכות מחשוב קוונטיות, אין כרגע מנגנון שימנע מהחום הזה להפריע לקיוביטים. המכשיר שלנו יכול לספק את הקירור הדרוש".

על פי Interesting Engineering, מכשיר דו-ממדי זה משתמש ב-"אפקט נרנסט" המאפשר למכשיר לייצר ביעילות מתח חשמלי במערכת קוונטית בתגובה לשינויים בטמפרטורה כאשר השדה מגנטי נמצא במצב מאונך. יתר על כן, המכשיר נוצר עם גרפן ואינדיום סלנייד (הידועים במוליכות חשמלית גבוהה והולכה למחצה מעולה, בהתאמה), וכאשר אלה משולבים עם אפקט נרנסט הם מאפשרים למכשיר לקרר את המערכת הקוונטית ולנהל ביעילות את החום שהיא מייצרת.

החוקרים בדקו האם המכשיר הדו-ממדי יכול לגרום למערכת לעבוד ביעילות בטמפרטורות קרות כאשר המערכת נחשפת למקור חימום – הם השתמשו בו בסביבה מקוררת לטמפרטורה הדרושה עבור הקיוביטים והשתמשו בלייזר כדי לחמם את המערכת. המכשיר הדו-ממדי הפך את החום לחשמל בהצלחה.

ניסוי זה מוכיח כי אכן ניתן להשיג את טכנולוגיות הקירור שיגרמו למערכת קוונטית לעבוד, מה שמקרב אותנו משמעותית ליישומי מחשוב קוונטי פרקטיים.