2D 장치를 사용한 혁신적인 양자 냉각 기술, 초저온에서 효과적인 냉각 달성

SeoulEPFL의 LANES 과학자들은 매우 높은 효율로 물체를 극저온으로 냉각하는 새로운 장치를 개발했습니다.

큐비트는 양자 계산을 수행하기 위해 -273°C에 가까운 극저온으로 냉각되어야 합니다. 현재 기술로는 이러한 낮은 온도에서 전자기기의 열을 처리하는 데 어려움을 겪고 있어, 더 큰 양자 시스템의 개발이 지연되고 있습니다. 보통 양자 회로는 전자 부품과 분리되어 있어 효율성이 떨어집니다.

주요 특징:

• 100 밀리켈빈이라는 낮은 온도에서 작동합니다
• 그래핀과 셀레늄화 인듐을 결합하여 사용합니다
• 열전 효과 변환을 위해 넬스트 효과를 이용합니다
• EPFL 마이크로나노기술 센터에서 제작되었습니다
• 기존 양자 회로에 통합할 가능성을 제공합니다

이 새로운 장치는 전기 전도성에 그래핀을 사용하고 반도체 기능에 인듐 셀레나이드를 사용합니다. 이 장치는 몇 원자 두께의 매우 얇은 형태로, 평면적이고 2차원적인 방식으로 작동합니다. 이러한 조합 덕분에 성능이 매우 뛰어납니다.

이 장치는 넬스트 효과 덕분에 잘 작동합니다. 이 효과는 온도 차가 있는 물체에 수직으로 자기장을 가할 때 전기 전압을 생성합니다. 이 장치의 평평한 디자인 덕분에 전기적인 방법으로 이 과정을 쉽게 제어할 수 있습니다.

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연구자들은 레이저를 사용하여 재료를 가열하고 특수한 냉장고를 사용하여 100밀리켈빈이라는 매우 낮은 온도로 냉각시켰습니다. 보통 이러한 온도에서 열을 전압으로 변환하는 것은 어렵지만, 이 장치는 그것을 가능하게 만듭니다.

양자 시스템에서는 열이 큐비트에 영향을 미치는 것을 완전히 막을 방법이 없습니다. 저희 장치는 이 문제를 해결하기 위한 충분한 냉각을 제공합니다.

파스콸레는 이 연구가 저온에서의 열로부터 전기를 생성하는 방법을 탐구한다고 설명합니다. 이 분야는 아직 많이 연구되지 않았습니다. 이 장치는 매우 효율적이며 쉽게 제작할 수 있는 부품을 사용하여 기존 저온 양자 회로에 추가할 수 있습니다.

EPFL 마이크로 나노 기술 센터에서 독특한 2차원 설계를 통해 제작된 이 장치는 양자 기술 분야에서 중요한 진전을 나타냅니다. 이 장치는 오랜 문제를 해결하였으며, LANES 팀의 기기는 이 분야의 핵심 요구를 충족시키고 더 크고 효율적인 양자 시스템을 구축할 기회를 제공합니다.