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 теплом в таких системах.
Как работает тепловой транзистор
Наиболее распространённый тип транзистора имеет три электрических вывода: исток, затвор и сток. Изменение напряжения, приложенного к затвору, регулирует силу электрического тока, протекающего от истока к стоку.
В предложенном устройстве полупроводниковый тепловой резервуар выполняет функцию истока, а металлические тепловые резервуары служат в качестве затвора и стока. 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, регулирует силу теплового тока, текущего от истока 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, исходящего от затвора, может привести к увеличению силы тока между истоком и стоком в 15 раз.
Авторы утверждают, что их устройство может улучшить управление теплом 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.