二维量子冷却系统通过将热量转化为电压达到比外太空更低的温度

瑞士洛桑联邦理工学院(EFPL)的一个研究小组开发了一种2D量子冷却系统，该系统通过将热量转化为电压，将温度降低至100毫开尔文。极低的温度对于量子计算至关重要，因为量子比特(qubit)对热量敏感，必须冷却到1K以下。众所周知，甚至运行量子计算机所需的电子设备产生的热能也会影响量子比特的性能。

LANES博士生GabrielePasquale解释说：“想象一下在寒冷的办公室里放置一台笔记本电脑，笔记本电脑在运行时仍会发热，从而导致房间温度也升高。在量子计算系统中，目前还没有机制可以防止这种热量干扰量子比特。”

然而，大多数传统冷却解决方案在这些温度下不再有效(或根本不起作用)。因此，必须将发热电子设备与量子电路分开。这反过来又增加了量子计算机的噪音和效率低下，使得难以创建在实验室条件之外运行的大型系统。

最引人注目的2D冷却系统是由EPFL纳米电子和结构实验室(LANES)的AndrasKis领导的研究团队制造的。除了能够冷却至100mK之外，更令人震惊的创新是，它的冷却效率与目前在室温下运行的冷却技术相同。

Pasquale表示：“我们是第一个创造出转换效率与现有技术相当的设备，但它却能在量子系统所需的低磁场和超低温下运行。这项工作确实向前迈了一步。”

LANES团队将他们的技术进步称为2D量子冷却系统，因为它的构造方式。这种新材料只有几个原子厚，但表现得像一个二维物体，而石墨烯和2D薄结构的结合使其实现了高效的性能。该设备利用能斯特效应运行，这是一种热磁现象，在导体中产生电场，导体的每一侧都有磁场和两个不同的温度。

除了性能和效率之外，2D量子冷却系统还采用易于制造的电子元件。这意味着它可以轻松添加到需要如此低温度的其他实验室的量子计算机中。Pasqual补充道：“这些发现代表了纳米技术的重大进步，并有望开发出在毫开尔文温度下进行量子计算所必需的先进冷却技术。我们相信这一成就可能会彻底改变未来技术的冷却系统。”

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