Новый тип нанохолодильника. Новость Бесплатной технической библиотеки

НОВОСТИ НАУКИ И ТЕХНИКИ, НОВИНКИ ЭЛЕКТРОНИКИ
Бесплатная техническая библиотека / Лента новостей

Новый тип нанохолодильника

30.05.2017

Классические компьютеры нуждаются в вентиляторах или более мощных системах для отвода выделяющегося в них тепла, но квантовые компьютеры нуждаются в высококачественном охлаждении еще в большей степени. В отличие от битов информации, которыми оперируют традиционные компьютеры, квантовые биты могут находиться еще в одном состоянии, так называемом состоянии суперпозиции когда их значение равно и 0 и 1 одновременно. Для того, чтобы находится достаточно долго в таком квантовом состоянии кубиты должны быть максимально изолированы от окружающей среды, ведь малейшее вмешательство извне приведет к изменению квантового состояния и повлечет возникновение ошибок квантовых вычислений. А максимально изолированные от окружающей среды кубиты нагреваются во время работы и требуют их постоянного охлаждения.

Для решения проблемы охлаждения кубитов квантовых вычислительных систем Микко Меттенен (Mikko Mottonen) и его коллеги из университета Аальто, Финляндия, разработали первое в своем роде автономное устройство охлаждения. Это устройство отличается универсальностью, он может быть использовано не только в квантовых компьютерах, но и в любых других устройствах, использующих странные законы и принципы квантовой механики.

Основой устройства охлаждения является энергетический барьер, разделяющий два канала, один из которых находится в состоянии сверхпроводимости, проводя электроны без сопротивления, а второй канал является обычным, имеющим электрическое сопротивление, которое тормозит электроны во время движения. Только электроны, имеющие достаточно высокую энергию, могут перескочить через барьер и попасть на сверхпроводящую магистраль, которая выводит их за пределы устройства, остальные электроны остаются "толкаться на обочине".

Но не все низкоэнергетические электроны обречены на "вечное прозябание" в цепи с обычной проводимостью. У некоторых из них имеется достаточно высокий шанс захватить фотон света, циркулирующего в расположенном поблизости резонаторе. При этом электрон приобретает необходимую для совершения скачка энергию, а резонатор, теряя энергию, охлаждается до более низкой температуры.

Принцип работы такого холодильника весьма напоминает гипотетическое явление, называемое Демоном Максвелла. Только в отличие от демона Максвелла, "демон" нанохолодильника проталкивает более "горячие" электроны в сверхпроводящий канал, а в рабочей зоне холодильника остаются холодные низкоэнергетические электроны, которые эффективно поглощают энергию из окружающей среды.

Следующим шагом, который намерены предпринять ученые, станет объединение нанохолодильника с реальным кубитом. После этого исследователи будут выяснять, хватает ли эффективности этого холодильника для качественного охлаждения кубита и поддержания его в определенном квантовом состоянии длительное время.

<< Назад: Чернобыльские грибы для космонавтов 30.05.2017

>> Вперед: Испарительные камеры в системах охлаждения смартфонов 29.05.2017

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Доказано существование правила энтропии для квантовой запутанности 09.05.2024

Квантовая механика продолжает удивлять нас своими таинственными явлениями и неожиданными открытиями. Недавно Бартош Регула из Центра квантовых вычислений RIKEN и Людовико Лами из Амстердамского университета представили новое открытие, которое касается квантовой запутанности и ее связи с энтропией. Квантовая запутанность играет важную роль в современной квантовой информатике и технологиях. Однако сложность ее структуры делает понимание и управление ею сложными задачами. Открытие Регула и Лами показывает, что для квантовой запутанности справедливо правило энтропии, подобное тому, которое существует для классических систем. Это открытие открывает новые перспективы в области квантовой информатики и технологий, углубляя наше понимание квантовой запутанности и ее связи с термодинамикой. Результаты исследования указывают на возможность обратимости преобразований запутанности, что может значительно упростить их использование в различных квантовых технологиях. Открытие нового правила э ...>>

Мини-кондиционер Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

Лето - время отдыха и путешествий, но часто жара может превратить это время в невыносимую муку. Встречайте новинку от Sony - мини-кондиционер Reon Pocket 5, который обещает сделать лето более комфортным для своих пользователей. Sony представила уникальное устройство - мини-кондиционер Reon Pocket 5, который обеспечивает охлаждение тела в жаркие дни. С его помощью пользователи могут наслаждаться прохладой в любое время и в любом месте, просто нося его на шее. Этот мини-кондиционер оснащен автоматической настройкой режимов работы, а также датчиками температуры и влажности. Благодаря инновационным технологиям, Reon Pocket 5 регулирует свою работу в зависимости от активности пользователя и условий окружающей среды. Пользователи могут легко настраивать температуру с помощью специального мобильного приложения, подключенного через Bluetooth. Кроме того, для удобства доступны специально разработанные футболки и шорты, к которым можно прикрепить мини-кондиционер. Устройство может ох ...>>

Энергия из космоса для Starship 08.05.2024

Производство солнечной энергии в космосе становится все более реальным с появлением новых технологий и развитием космических программ. Руководитель стартапа Virtus Solis поделился видением использования Starship от SpaceX для создания орбитальных электростанций, способных обеспечивать энергией Землю. Стартап Virtus Solis представил амбициозный проект по созданию орбитальных электростанций, используя Starship от SpaceX. Эта идея может значительно изменить сферу производства солнечной энергии, сделав ее более доступной и дешевой. Основой плана стартапа является снижение стоимости запуска спутников в космос с использованием Starship. Предполагается, что благодаря этому технологическому прорыву производство солнечной энергии в космосе станет более конкурентоспособным по сравнению с традиционными источниками энергии. Виртуальная Solis планирует создать крупные фотоэлектрические панели на орбите, используя Starship для доставки необходимого оборудования. Однако одним из ключевых выз ...>>

Новый метод создания мощных батарей 08.05.2024

С развитием технологий и расширением использования электроники становится все более актуальным вопрос создания эффективных и безопасных источников энергии. Исследователи из университета Квинсленда представили новый подход к созданию мощных батарей на основе цинка, который может изменить пейзаж энергетической индустрии. Одной из главных проблем традиционных перезаряжаемых батарей на водной основе было их низкое напряжение, что ограничивало их применение в современных устройствах. Но благодаря новому методу, разработанному учеными, этот недостаток успешно преодолен. В рамках своего исследования ученые обратились к специальному органическому соединению - катехолу. Оно оказалось важным компонентом, способным улучшить стабильность работы батареи и увеличить ее эффективность. Этот подход привел к значительному увеличению напряжения цинк-ионных аккумуляторов, что сделало их более конкурентоспособными. По словам ученых, такие батареи обладают несколькими преимуществами. Они обладают б ...>>

Спиртуознасть теплого пива 07.05.2024

Пиво, как один из наиболее распространенных алкогольных напитков, имеет свой уникальный вкус, который может меняться в зависимости от температуры потребления. Новое исследование, проведенное международной группой ученых, обнаружило, что температура пива оказывает значительное влияние на восприятие алкогольного вкуса. Исследование, возглавляемое материаловедом Лей Цзяном, показало, что при разных температурах молекулы этанола и воды формируют различные типы кластеров, что влияет на восприятие алкогольного вкуса. При низких температурах образуются более пирамидоподобные кластеры, что снижает остроту "этанолового" вкуса и делает напиток менее алкогольным на вкус. Наоборот, при повышении температуры кластеры становятся более цепочными, что приводит к более выраженному алкогольному вкусу. Это объясняет, почему вкус некоторых алкогольных напитков, таких как байцзю, может меняться в зависимости от температуры. Полученные данные открывают новые перспективы для производителей напитков, ...>>

Случайная новость из Архива

Наноэлектротопливо для бесконечной перезарядки батареи 10.08.2022

Ученые из лаборатории Influit Energy при Иллинойском технологическом институте разработали первое в мире перезаряжающее безопасное электрическое топливо.

Новый тип проточной батареи основан на инновационном композиционном материале, представляющем собой активную наножидкостную батарею. Новый вид топлива ученые назвали наноэлектротопливом или NEF.

Уникальный формат жидкости с высокой плотностью энергии проточных аккумуляторов NEF позволяет использовать одни и те же жидкости в разных устройствах, то есть жидкость, заряженную на зарядной станции от возобновляемых источников энергии или сети, можно использовать для быстрой заправки транспортных средств для стационарных хранилищ и других крупных портативных приложений. Слитую жидкость можно повернуть на станцию перезарядки/заправки для подзарядки или зарядить внутри устройства, подключив к источнику питания.

Текущий список клиентов компании включает НАСА, Агентство по перспективным оборонным исследованиям Министерства обороны США (DARPA) и две программы предоставления грантов, проводимых ВВС США: AFWERX, команда новаторов, способствующая сотрудничеству между вооруженными силами, научными кругами и промышленностью, и программа исследований инноваций. малого бизнеса(AFRL SBIR).

"Все, что мы делаем сейчас, направлено на конкретную цель разработки того, что мы называем замкнутым энергетическим циклом, при котором ваши батареи не твердые материалы, а жидкости. Вы можете рассматривать батарею как топливо, которое закачивается в мобильные устройства - автомобили, грузовики, самолеты, все, что нужно электрифицировать", - говорит Джон Катсудас, соучредитель и генеральный директор Influit Energy. - "Каждый из наших контрактов финансирует различные аспекты комплексного развития этой экосистемы".

Устройство для быстрой перезарядки NEF Топливо, используемое этой новой системой, можно заряжать либо с помощью возобновляемых источников энергии, либо с помощью электрической сети.

Пятый проект связан с разработкой наноэлектротоплива второго поколения и финансируется благодаря средствам AFRL SBIR. Это новое второе поколение химии NEF в нашем уникальном и запатентованном формате наноридины в конечном счете обеспечит увеличение плотности энергии в четыре-пять раз по сравнению с современными литий-ионными батареями и может удовлетворить потребности ВВС. И спрос со значительно улучшенной плотностью энергии, увеличенным диапазоном рабочих температур, отсутствием опасности возгорания/взрыва и изготовленными из недорогих материалов, распространенных на Земле.

Поскольку жидкость в батареях можно заряжать в любом месте, используя любые механизмы зарядки, доступные на этом рынке, предполагается огромный рост и возможности использования батарей Influit Energy в будущем.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

All languages of this page

Главная страница | Библиотека | Статьи | Карта сайта | Отзывы о сайте