Un equipo de investigación de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) Desarrolló un sistema de enfriamiento cuántico 2D que le permitió reducir las temperaturas a 100 mikelvins convirtiendo el calor en voltaje eléctrico. Las temperaturas muy bajas son cruciales para la computación cuántica porque los bits cuánticos (qubits) son sensibles al calor y deben enfriarse por debajo de 1K. Incluso sabemos que la energía térmica generada por la electrónica necesaria para el funcionamiento del ordenador cuántico influye en el rendimiento de los qubits.
“Si piensas en una computadora portátil en una oficina fría, seguirá calentándose mientras está en funcionamiento, lo que también hará que la temperatura ambiente aumente. En los sistemas de computación cuántica, actualmente no existe ningún mecanismo que impida que este calor altere los qubits”, explica Gabriele Pasquale, estudiante de doctorado en LANES.
Sin embargo, la mayoría de las soluciones de refrigeración convencionales ya no funcionan de forma eficaz (o no funcionan en absoluto) a estas temperaturas. Por tanto, los componentes electrónicos que generan calor deben separarse de los circuitos cuánticos. Esto, a su vez, añade ruido e ineficiencias a la computadora cuántica, lo que dificulta la creación de sistemas más grandes que funcionen fuera de las condiciones de laboratorio.
El emblemático sistema de refrigeración 2D fue fabricado por un equipo de investigación dirigido por Andras Kis en el Laboratorio de Electrónica y Estructuras Nanométricas (LANES) de la EPFL. Además de su capacidad para enfriar hasta 100 mK, la innovación más sorprendente es que lo hace con la misma eficiencia que las tecnologías de enfriamiento actuales que funcionan a temperatura ambiente.
Pasquale dijo: “Somos los primeros en crear un dispositivo que iguala la eficiencia de conversión de las tecnologías actuales, pero funciona con los campos magnéticos bajos y las temperaturas ultrabajas necesarias para los sistemas cuánticos. Este trabajo realmente representa un progreso. »
El equipo de LANES denominó a su avance tecnológico «sistema de enfriamiento cuántico 2D» debido a la forma en que fue construido. Con solo unos pocos átomos de espesor, el nuevo material se comporta como un objeto bidimensional, y la combinación de grafeno y la estructura delgada 2D le permitió lograr un rendimiento muy eficiente. El dispositivo funciona mediante el efecto Nernst, un fenómeno termomagnético en el que se genera un campo eléctrico en un conductor que tiene a la vez un campo magnético y dos temperaturas diferentes en cada lado del material.
Además de su rendimiento y eficiencia, el sistema de refrigeración cuántica 2D está fabricado a partir de componentes electrónicos ya fabricados. Por tanto, podría integrarse fácilmente en ordenadores cuánticos de otros laboratorios que requieran temperaturas tan bajas. Pasqual añade: “Estos resultados representan un avance importante en el campo de la nanotecnología y son prometedores para el desarrollo de tecnologías de refrigeración avanzadas esenciales para la computación cuántica a temperaturas en el rango de mikelvin. Creemos que este avance podría revolucionar los sistemas de refrigeración en tecnologías futuras. »
Pero incluso si un fabricante produce en masa este sistema de enfriamiento 2D capaz de alcanzar temperaturas inferiores a 1K en un futuro cercano, no espere encontrarlo en Newegg para usarlo para overclockear su CPU, a menos que esté planeando overclockear una computadora cuántica en el laboratorio de tu salón.
