Tutkijat kehittivät lämpöä hyödyntävän kvanttilämpökoneen
Suomalaiset ja ruotsalaiset tutkijat ovat onnistuneet rakentamaan maailman ensimmäisen suprajohtavan kvanttilämpökoneen. Laite osoittaa, että lämpöenergiaa voidaan muuntaa hyödylliseksi työksi kvanttitasolla tavalla, joka saattaa laskea kvanttitietokoneiden valmistuskustannuksia.
Aalto-yliopiston, Lundin yliopiston ja VTT:n tutkijat ovat kehittäneet teknologian, joka mahdollistaa lämmön hyödyntämisen kvanttijärjestelmissä. Kehitetty kvanttilämpökone perustuu suprajohtaviin rakenteisiin, ja sen toiminta on osoitettu Physical Review Letters -tiedelehdessä julkaistussa tutkimuksessa.
Kvanttilämpökone toimii periaatteeltaan samoin kuin perinteinen polttomoottori, mutta se operoi mikroskooppisessa mittakaavassa hyödyntäen kvanttimekaniikan lakeja. Laite muuntaa lämpötilaeroja korkeataajuiseksi sähkömagneettiseksi säteilyksi, jota voidaan käyttää esimerkiksi kvanttibittien ohjaamiseen.
Tutkijoiden mukaan keksinnöllä voi olla merkittäviä vaikutuksia tulevaisuuden kvanttitietokoneiden rakentamiseen. Nykyisin kvanttitietokoneet vaativat suuren määrän kalliita ja monimutkaisia ohjauskaapeleita, jotka tuovat lämpöä koneen sisälle. Uuden teknologian avulla osa ohjauselektroniikasta voitaisiin sijoittaa suoraan koneen sisälle, mikä vähentäisi kaapeloinnin tarvetta.
Kehitystyö voi yhtiöiden ja korkeakoulujen mukaan johtaa merkittäviin säästöihin laitteistokustannuksissa. Kun ohjaussignaali tuotetaan paikallisesti kvanttilämpökoneen avulla, laitteiston koko pienenee ja energiankulutus laskee. Tutkimusryhmä uskoo, että tämä edistää kvanttitietokoneiden koon kasvattamista suurempiin bitimääriin.
Vaikka teknologia on vielä tutkimusvaiheessa, se tarjoaa uutta tietoa siitä, miten termodynamiikan lait toimivat kvanttitasolla. Tutkimus on osa Suomen Akatemian kvanttiteknologian huippuyksikön työtä. Seuraavaksi tutkijat pyrkivät optimoimaan kojeen hyötysuhdetta ja vakautta.