新開發(fā)單量子點(diǎn)調(diào)溫閥可防止量子計(jì)算機(jī)過熱
雖然世界各地的許多研究團(tuán)隊(duì)都在努力開發(fā)高性能的量子計(jì)算機(jī),但有些團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)控制內(nèi)部熱流的工具。就像傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)一樣,量子計(jì)算機(jī)在運(yùn)行時(shí)會(huì)顯著發(fā)熱,最終可能會(huì)損壞設(shè)備及其環(huán)境。 法國格勒諾布爾阿爾卑斯大學(xué)(University Grenoble Alpes)和芬蘭卓越中心量子技術(shù)( Centre of Excellence—Quantum Technology)的研究人員最近開發(fā)了一種單量子點(diǎn)調(diào)溫閥(single-quantum-dot heat valve),這種裝置可以幫助控制單量子點(diǎn)結(jié)中的熱流,防止量子計(jì)算機(jī)過熱。 研究成果已發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》(Physical Review Letters)上。 隨著電子元件的小型化,納米尺度上過多的熱量已經(jīng)成為一個(gè)越來越突出且需要解決的問題,溫度的升高通常會(huì)導(dǎo)致量子特性的退化。 該研究的一個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)是證明控制流經(jīng)量子點(diǎn)結(jié)的熱量的可行性,同時(shí)也使一定量的電流能夠流動(dòng)。為了設(shè)計(jì)單量子點(diǎn)調(diào)溫閥,研究人員在兩個(gè)金屬觸點(diǎn)之間放置了一個(gè)金納米粒子,將其用作連接點(diǎn)。 這種納米粒子非常小,可以用來干涉單個(gè)能級(jí),就像一個(gè)更大的人造原子可以干涉幾個(gè)能級(jí)一樣。 在正常情況下,只有當(dāng)量子點(diǎn)的能級(jí)與觸點(diǎn)中電子的能量共振時(shí),能量交換才可能發(fā)生。然而,在這一裝置中,觸點(diǎn)的存在通過拓寬人造原子的能級(jí)改變了它的性質(zhì)。 這種效應(yīng)是研究的熱閥效應(yīng)的核心,這種拓寬相當(dāng)于創(chuàng)造了虛擬態(tài),而這種虛擬態(tài)是通常無法達(dá)到的,通過攜帶能量和產(chǎn)生熱閥效應(yīng),允許電子從一個(gè)觸點(diǎn)流向另一個(gè)觸點(diǎn)。 在較大的(宏觀)導(dǎo)體中,研究人員已經(jīng)確定了它們傳導(dǎo)電荷的能力和傳導(dǎo)熱量的能力之間簡單而普遍的關(guān)系。這種關(guān)系由一種被稱為威德曼-弗朗茨定律的理論構(gòu)造所概括。 |