Un equipo de investigadores de la Universidad EPFL en Suiza ha creado un sistema de enfriamiento cuántico en 2D que puede alcanzar temperaturas más bajas que las del espacio exterior. Este avance es crucial para la computación cuántica, donde los métodos de enfriamiento convencionales han sido un obstáculo. Esta nueva tecnología utiliza componentes disponibles en el mercado y puede integrarse fácilmente en los ordenadores cuánticos existentes.
La Innovación Detrás del Descubrimiento
Gabriele Pasquale, estudiante de doctorado en el Laboratorio de Electrónica y Estructuras a Nanoescala (LANES) de EPFL, explicó: «Si piensas en un portátil en una oficina fría, el portátil aún se calentará al operar, lo que aumenta la temperatura de la habitación. En los sistemas de computación cuántica, no hay un mecanismo que evite que este calor perturbe los qubits. Nuestro dispositivo podría proporcionar el enfriamiento necesario.»
Los qubits deben enfriarse a -273 grados Celsius para ralentizar el movimiento atómico. Sin embargo, los componentes electrónicos utilizados para gestionar la computación cuántica siguen generando calor, difícil de dispersar a esas bajas temperaturas.
Cómo Funciona el Sistema de Enfriamiento
La mayoría de las tecnologías actuales separan los circuitos cuánticos de los electrónicos. Sin embargo, el dispositivo de EPFL convierte el calor generado en electricidad. En las pruebas, el dispositivo de enfriamiento cuántico en 2D de LANES logró convertir calor en voltaje en un ambiente refrigerado a 100 milikelvin, una temperatura incluso más baja que la del espacio exterior.
Este dispositivo innovador combina el grafeno, conocido por su excelente conductividad eléctrica, con las propiedades semiconductoras del seleniuro de indio. Solo tiene unos pocos átomos de grosor y se comporta como un objeto en 2D.
Efecto Nernst: La Clave del Éxito
La estructura única del nuevo dispositivo de enfriamiento cuántico de EPFL ofrece un rendimiento sin precedentes. Para aprovechar este rendimiento, el dispositivo utiliza el efecto Nernst a su favor. Este fenómeno termoeléctrico crea un voltaje eléctrico cuando se aplica un campo magnético perpendicular a un objeto. Dado que el dispositivo de EPFL es 2D, los ingenieros pueden ajustar su eficiencia electrónicamente.
Potencial de Implementación y Producción
La conversión de termoenergía a bajas temperaturas es un tema poco investigado dentro de la academia y la ciencia, lo que hace que este nuevo desarrollo sea tan significativo. El equipo de LANES mencionó que su dispositivo ya podría integrarse en los circuitos cuánticos de baja temperatura existentes y utiliza componentes electrónicos fácilmente obtenibles.
Esto significa que el nuevo sistema de enfriamiento cuántico en 2D podría producirse en masa e implementarse en el hardware existente sin necesidad de costosas actualizaciones o alteraciones en el paradigma del hardware cuántico. Con esta facilidad de acceso, podemos esperar que más laboratorios añadan el sistema a sus computadoras cuánticas para pruebas pronto.
Implicaciones Futuras
«Estos hallazgos representan un gran avance en la nanotecnología y prometen desarrollar tecnologías de enfriamiento avanzadas esenciales para la computación cuántica a temperaturas milikelvin,» dijo Pasquale. «Creemos que este logro podría revolucionar los sistemas de enfriamiento para futuras tecnologías.»
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