Refroidissement quantique révolutionnaire atteint avec un dispositif 2D ultra efficace

ParisDes chercheurs de l'EPFL au sein du laboratoire LANES ont mis au point un dispositif innovant qui refroidit les objets à des températures extrêmement basses avec une grande efficacité.

Les qubits doivent être refroidis à des températures extrêmement basses, proches de -273°C, pour effectuer des calculs quantiques. La technologie actuelle rencontre des difficultés pour gérer la chaleur des composants électroniques à ces températures, ce qui ralentit le développement de systèmes quantiques plus étendus. En général, les circuits quantiques sont séparés des parties électroniques, ce qui réduit leur efficacité.

Caractéristiques Principales :

• Fonctionne à des températures aussi basses que 100 millikelvins
• Utilise une combinaison de graphène et de séléniure d'indium
• Exploit le phénomène Nernst pour la conversion thermoélectrique
• Fabriqué au Centre de MicroNanoTechnologie de l'EPFL
• Possède un potentiel d'intégration dans les circuits quantiques existants

Le nouvel appareil utilise le graphène pour sa conductivité électrique et le séléniure d’indium pour ses capacités de semi-conducteur. Extrêmement fin, il ne mesure que quelques atomes d'épaisseur et fonctionne comme un objet plat et bidimensionnel. Cette combinaison lui confère des performances exceptionnelles.

Le dispositif fonctionne efficacement grâce à l'effet Nernst, qui génère une tension électrique lorsqu'un champ magnétique est appliqué perpendiculairement à un objet présentant une différence de température. Son design plat facilite le contrôle de ce processus par des méthodes électriques.

Des chercheurs utilisent un laser pour chauffer des matériaux et un réfrigérateur spécial pour les refroidir à 100 millikelvins, une température extrêmement froide. Habituellement, il est difficile de convertir la chaleur en tension à ces températures, mais cet appareil rend cela possible.

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Dans un système quantique, il est impossible d'empêcher la chaleur d'affecter les qubits. Notre dispositif offre le refroidissement nécessaire pour résoudre ce problème.

Pasquale indique que cette recherche explore comment générer de l'électricité à partir de la chaleur à basse température, un domaine peu étudié. Le dispositif est très efficace et utilise des composants facilement fabriquables, ce qui permettrait de l'intégrer aux circuits quantiques existants fonctionnant à basse température.

La percée, publiée dans la revue Nature Nanotechnology, représente une avancée majeure dans le domaine de la nanotechnologie. Pasquale indique que ces découvertes pourraient révolutionner les technologies de refroidissement nécessaires pour l'informatique quantique à très basses températures, et elles promettent de changer la conception des systèmes de refroidissement pour les technologies futures.

L'appareil, doté d'un design bidimensionnel unique, a été conçu au Centre de MicroNanoTechnologie de l'EPFL. Cette avancée majeure en technologie quantique résout un problème persistant. Le dispositif de l'équipe LANES répond à un besoin crucial dans le domaine et ouvre des perspectives pour la construction de systèmes quantiques plus grands et plus efficients.