Если более горячий объект помещается рядом с более холодным, тепло обычно имеет только один вариант: оно может течь только от более горячего объекта к более холодному. Следовательно, если кто-то хочет охладить объект, который и так холоднее, чем его окружение, как это делается в домашнем холодильнике, необходимо приложить усилия для этого.
Группа физиков теоретически доказала, что новый метод охлаждения элементов квантовых устройств, таких как кубиты, крошечные строительные блоки квантовых компьютеров, работает.«По сути, предлагаемое нами устройство работает как холодильник.
Но здесь мы используем принцип квантовой механики, чтобы реализовать его», — объясняет Шабир Барзандже, ведущий автор исследования и постдок исследовательской группы профессора Йоханнеса Финка. В своей статье они изучили, как тепловой шум проходит через квантовые устройства, и разработали метод, который может предотвратить тепловой поток, разогревающий чувствительное квантовое устройство.
Иными словами, секрет заключается в дополнительной тепловой ванне: помимо объекта, который необходимо охладить, и объекта, который выделяет тепло, существует третий объект, который может накапливать тепло, так называемая «тепловая ванна». Эта тепловая ванна подключена к обоим другим устройствам, и исследователи показали, что можно управлять ее тепловым потоком, чтобы он нейтрализовал тепло, исходящее от теплого объекта непосредственно к холодному, с помощью специальной квантовой интерференции.
«До сих пор исследователи сосредоточились на управлении сигналом, но здесь мы изучаем шум. Это совсем другое, потому что сигнал когерентен, а шум — нет».
Относительно практической реализации механизма, добавляющего фазовый сдвиг к тепловому шуму, у Шабира Барзандже уже есть некоторые идеи. Это может быть механический объект, который вибрирует, и, возможно, давление излучения можно использовать для управления колебаниями. «Теперь пришло время экспериментаторам проверить теорию», — говорит он.