Команда физиков из Университета
Аалто, Финляндия, смогла на практике осуществить транспортировку тепла с
помощью фотонов на расстояние в 10 тыс. раз дальше, чем удавалось раньше. Это
открытие может стать гигантским скачком в разработке квантовых компьютеров и
другой техники, где отвод тепла является барьером для развития.
Явление теплопроводности, то есть
переноса тепла, является основным физическим явлением, которое используется в
большинстве человеческих изобретений: одежда, транспорт, промышленность,
электроника. Поэтому любое открытие в этой области оказывает влияние на все
технологии нашей цивилизации.
Финские ученые создали первую
протяженную линию квантовой передачи тепла, в которой для переноса тепла
используются фотоны. В большинстве современной техники передача тепла
осуществляется самым примитивным способом: молекулы устройства, например
процессора, непосредственно взаимодействуют с радиатором охлаждения. Забранное
тепло рассеивается с помощью излучения или уносится охлаждающей жидкостью. Это
громоздко, неэффективно, к тому же такие системы охлаждения негативно влияют на
работу ядра квантовых компьютеров.
Перспективной заменой устаревших технологий
охлаждения является перенос тепла с помощью фотонов. В природе это происходит
каждый день: вся энергия Солнца поступает на Землю именно таким способом.
Однако в лабораторных условиях до сих пор фотонный перенос удавалось
осуществить только на расстоянии, сравнимом с толщиной человеческого волоса.
Финским ученым впервые удалось
создать фотонный теплопровод длиной 1 м —
огромное расстояние для современной электроники. Экспериментальная метровая
линия была уложена в кремниевый чип площадью в один квадратный сантиметр. На
концах линии разместили маленькие резисторы для контроля передачи и приема
тепла.
Эксперимент прошел успешно, и
технология готова к внедрению в промышленное производство. Прежде всего она
найдет применение в электронике, где нужно отводить много тепла от крохотных
компонентов. Также квантовая теплопередача поможет ускорить развитие квантовых
компьютеров, которым требуется охлаждение до сверхнизких температур, но с
минимальным влиянием на квантовые состояния кубитов.
Распечатать