Nuevo material 2D revoluciona la refrigeración cuántica en EPFL: gran potencial descubierto

MadridInvestigadores del Laboratorio de Electrónica en Nanoescala y Estructuras (LANES) de la EPFL han desarrollado un dispositivo innovador que enfría los bits cuánticos (qubits) de manera muy eficiente. Encabezado por Andras Kis y su equipo de la Escuela de Ingeniería, este dispositivo facilita el uso de qubits a temperaturas extremadamente bajas, lo cual es crucial para la computación cuántica.

Los ordenadores cuánticos necesitan que los qubits estén extremadamente fríos, cerca de los -273 grados Celsius, para reducir el movimiento atómico y disminuir el ruido. Sin embargo, la electrónica utilizada en estos sistemas genera calor, lo cual es difícil de eliminar a tan bajas temperaturas. La tecnología actual tiene problemas para gestionar esto, lo que provoca ruido e ineficiencias.

El equipo LANES ha diseñado un nuevo dispositivo que emplea grafeno por su excelente conductividad eléctrica y seleniuro de indio por sus propiedades semiconductoras. Este dispositivo tiene solo unos cuantos átomos de grosor y funciona como un objeto bidimensional.

Características destacadas del dispositivo:

• Funciona a temperaturas tan bajas como 100 milikelvin.
• Aprovecha el efecto Nernst para la conversión termoeléctrica.
• Integra grafeno y seleniuro de indio para una mayor eficiencia.
• Iguala la eficiencia de las tecnologías actuales a temperatura ambiente.
• Posibilidad de integración en circuitos cuánticos de baja temperatura existentes.

El dispositivo utiliza el efecto Nernst, el cual genera voltaje cuando se aplica un campo magnético perpendicular a un objeto con temperaturas diferentes. La estructura bidimensional permite un control eléctrico de la eficiencia de este proceso.

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Científicos probaron un dispositivo con una fuente de calor láser y un refrigerador por dilución. Este aparato convirtió calor en voltaje a temperaturas extremadamente bajas, lo cual es normalmente difícil de lograr. El nuevo dispositivo resuelve este problema y es crucial para la tecnología cuántica.

Gabriele Pasquale, estudiante de doctorado en LANES, destaca la relevancia de este dispositivo. En los sistemas cuánticos, la perturbación térmica es un problema. Este dispositivo ayuda proporcionando la refrigeración necesaria para gestionar el calor.

Pasquale, un físico, resalta la relevancia de la investigación. Esta nos ayuda a entender cómo convertir el calor en electricidad a bajas temperaturas, un tema poco explorado. El dispositivo es altamente eficiente y puede fabricarse con componentes fáciles de producir, lo que permite su integración en circuitos cuánticos actuales.

Este avance es crucial para la computación cuántica. Los sistemas de enfriamiento son esenciales para mantener estables los qubits, y este dispositivo ofrece una solución necesaria. Apunta a un futuro en el que las computadoras cuánticas podrían volverse más útiles y comunes, pasando de los laboratorios al uso diario.

El equipo LANES ha logrado avances significativos en el desarrollo de sistemas de enfriamiento más eficientes para computadoras cuánticas. Sus descubrimientos, publicados en Nature Nanotechnology, representan un paso importante en la nanotecnología y podrían revolucionar los sistemas de enfriamiento futuros para tecnologías cuánticas.