Revolución en enfriamiento cuántico con nuevo dispositivo 2D desarrollado en la EPFL

MadridCientíficos del LANES de EPFL han desarrollado un nuevo dispositivo que enfría objetos a temperaturas muy bajas con gran eficiencia.

Los qubits deben ser enfriados a temperaturas muy bajas, cercanas a los -273 °C, para realizar cálculos cuánticos. La tecnología actual tiene dificultades para manejar el calor de la electrónica a estas temperaturas extremas, lo cual ha retrasado el desarrollo de sistemas cuánticos más grandes. Por lo general, los circuitos cuánticos se mantienen separados de las partes electrónicas, lo que los hace menos eficientes.

Características Clave

• Funciona a temperaturas tan bajas como 100 milikelvin
• Emplea una combinación de grafeno y seleniuro de indio
• Aprovecha el efecto Nernst para la conversión termoeléctrica
• Fabricado en el Centro EPFL de MicroNanotecnología
• Ofrece potencial para integración en circuitos cuánticos existentes

El nuevo dispositivo utiliza grafeno por su conductividad eléctrica e indio seleniuro por sus capacidades como semiconductor. Es extremadamente delgado, con un grosor de solo unos pocos átomos, y funciona como un objeto bidimensional. Esta combinación permite que tenga un rendimiento sobresaliente.

El dispositivo funciona eficientemente gracias al efecto Nernst. Este fenómeno genera un voltaje eléctrico al aplicar un campo magnético perpendicularmente sobre un objeto con una diferencia de temperatura. El diseño plano del dispositivo facilita el control de este proceso mediante métodos eléctricos.

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Investigadores utilizaron un láser para calentar materiales y un refrigerador especial para enfriarlos a 100 milikelvin, lo cual es extremadamente frío. Normalmente, convertir calor en voltaje a estas temperaturas es difícil, pero este dispositivo lo hace posible.

En un sistema cuántico, es inevitable que el calor afecte a los qubits. Nuestro dispositivo proporciona la refrigeración necesaria para resolver este problema.

Pasquale explica que esta investigación examina cómo generar electricidad a partir de calor en bajas temperaturas, un campo poco explorado. El dispositivo es muy eficiente y utiliza componentes que se pueden fabricar fácilmente, lo que permitiría incorporarlo a circuitos cuánticos de baja temperatura ya existentes.

El dispositivo, diseñado con una estructura bidimensional única, fue creado en el EPFL Center for MicroNanoTechnology. Este avance es significativo en la tecnología cuántica, ya que resuelve un problema de larga data. El dispositivo del equipo de LANES responde a una necesidad clave en el campo y abre la puerta para construir sistemas cuánticos más grandes y eficientes.