Neue elektronische Kühltechnologie zur Ermöglichung der Miniaturisierung von Quantencomputern

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VTT-Forscher haben erfolgreich eine neue elektronische Kühltechnologie demonstriert, die große Sprünge in der Entwicklung von Quantencomputern ermöglichen könnte.

Heutige Quantencomputer erfordern eine extrem komplizierte und große Kühlungsinfrastruktur, die auf einer Mischung von Heliumisotopen basiert.

Die neue elektronische Kühltechnologie könnte diese kryogenen Flüssigkeitsgemische ersetzen und die Miniaturisierung von Quantencomputern ermöglichen.Bei dieser rein elektrischen Kühlmethode arbeiten Kühlung und thermische Isolierung effektiv über denselben Punkt wie die Verbindungsstelle.

In dem Experiment hängten die Forscher ein Stück Silizium an solchen Knotenpunkten auf und kühlten das Objekt, indem sie elektrischen Strom von einem Knotenpunkt zum anderen durch das Stück leiteten.

Der Strom senkte die thermodynamische Temperatur des Siliziumobjekts um bis zu 40% gegenüber der der Umgebung.

Dies könnte zur Miniaturisierung zukünftiger Quantencomputer führen, da dadurch die erforderliche Kühlungsinfrastruktur erheblich vereinfacht werden kann.

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Die Entdeckung wurde in Science Advances veröffentlicht.”Wir erwarten, dass diese neu entdeckte elektronische Kühlmethode in verschiedenen Anwendungen von der Miniaturisierung von Quantencomputern bis hin zu hochempfindlichen Strahlungssensoren im Sicherheitsbereich eingesetzt werden könnte”, sagt Forschungsprofessor Mika Prunnila vom Technischen Forschungszentrum VTT in Finnland.

Neue Möglichkeiten für Wissenschaft und WirtschaftMehrere empfindliche elektronische und optische Geräte erfordern den Betrieb bei niedrigen Temperaturen.

Ein aktuelles Beispiel ist ein Quantencomputer, der aus supraleitenden Schaltkreisen aufgebaut ist, die eine Kühlung nahe dem absoluten Nullpunkt der thermodynamischen Temperatur (-273,15 Grad C) erfordern.Heute werden supraleitende Quantencomputer durch so genannte Verdünnungskühler gekühlt, das sind mehrstufige Kühler, die auf dem Pumpen von kryogenen Flüssigkeiten basieren.

Die Komplexität dieses Kühlschranks ergibt sich aus der kältesten Stufe, deren Betrieb auf dem Pumpen einer Mischung aus verschiedenen Heliumisotopen beruht.

Sogar….

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