Многие квантовые технологии функционируют только при сверхнизких температурах. Управление тепловыми потоками в этих системах имеет решающее значение для защиты их чувствительных компонентов.
Теперь Маттео Пьольди и его коллеги из Института нанонауки CNR и Высшей нормальной школы в Пизе, Италия, разработали тепловой аналог транзистора, который может облегчить управление тепловыми потоками в криогенных квантовых системах [¹]. Как транзистор управляет электрическими токами, так и новое устройство может контролировать тепловые токи.
Как работает тепловой транзистор
Наиболее распространённый тип транзистора имеет три электрических вывода: исток, затвор и сток. Регулируя напряжение на затворе, можно изменять силу электрического тока, протекающего от истока к стоку.
В предложенном устройстве полупроводниковый тепловой резервуар служит источником, а металлические тепловые резервуары — затвором и стоком. Второй полупроводниковый резервуар обменивается теплом с источником через фотоны и с затвором и стоком — через электроны. Изменение температуры затвора влияет на то, насколько легко тепло проходит через устройство, и, в свою очередь, изменяет силу теплового тока, протекающего от источника к стоку.
Результаты моделирования
Пьольди и его коллеги провели численное моделирование своего устройства в реальных условиях при сверхнизких температурах. Они обнаружили, что небольшое изменение силы теплового тока, поступающего от затвора, может привести к увеличению силы тока между источником и стоком в 15 раз.
Они утверждают, что их устройство может улучшить управление тепловыми потоками в квантовых схемах и тем самым помочь оптимизировать квантовые датчики, квантовые компьютеры и другие чувствительные к температуре квантовые системы.
Автор статьи
— Райан Уилкинсон
Райан Уилкинсон — ответственный редактор журнала Physics Magazine в Дареме, Великобритания.
[¹ — ссылка на источник]