Revolução no resfriamento quântico: dispositivo 2D atinge temperaturas ultrabaixas com eficiência.

São PauloCientistas do LANES da EPFL desenvolveram um novo dispositivo que resfria objetos a temperaturas extremamente baixas com alta eficiência.

Qubits precisam ser resfriados a temperaturas extremamente baixas, próximas a -273°C, para realizar cálculos quânticos. A tecnologia atual enfrenta dificuldades para lidar com o calor gerado pelos eletrônicos nessas temperaturas, o que tem desacelerado o desenvolvimento de sistemas quânticos maiores. Normalmente, circuitos quânticos são mantidos separados das partes eletrônicas, o que os torna menos eficientes.

Principais Características:

• Opera em temperaturas a partir de 100 milikelvin
• Utiliza uma combinação de grafeno e seleneto de índio
• Aproveita o efeito Nernst para conversão termoelétrica
• Fabricado no Centro de MicroNanoTecnologia da EPFL
• Oferece potencial para integração em circuitos quânticos existentes

O novo dispositivo utiliza grafeno por sua elevada condutividade elétrica e seleneto de índio por suas capacidades semicondutoras. Sendo extremamente fino, com apenas alguns átomos de espessura, ele funciona como um objeto bidimensional. Essa combinação garante um desempenho excelente.

O dispositivo funciona bem graças ao efeito Nernst. Esse efeito gera uma tensão elétrica quando um campo magnético é aplicado perpendicularmente a um objeto com diferença de temperatura. O design plano do dispositivo facilita o controle desse processo por métodos elétricos.

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Pesquisadores usaram um laser para aquecer materiais e um refrigerador especial para resfriá-los a 100 milikelvin, o que é extremamente frio. Normalmente, converter calor em voltagem nessas temperaturas é difícil, mas este dispositivo torna isso possível.

Em um sistema quântico, o calor inevitavelmente afeta os qubits. Nosso dispositivo oferece a refrigeração necessária para resolver esse problema.

Pasquale revela que esta pesquisa investiga a geração de eletricidade a partir de calor em baixas temperaturas, uma área ainda pouco explorada. O dispositivo é altamente eficiente e utiliza componentes de fácil fabricação, podendo ser integrado em circuitos quânticos de baixa temperatura já existentes.

O dispositivo, com um design bidimensional singular, foi desenvolvido no Centro de MicroNanoTecnologia da EPFL. Este avanço significativo na tecnologia quântica resolve um problema antigo. O aparelho da equipe LANES atende a uma necessidade crucial na área e abre portas para a construção de sistemas quânticos maiores e mais eficientes.