ईपीएफएल इंजीनियरों ने एक ऐसा उपकरण बनाया है जो बाहरी अंतरिक्ष की तुलना में कम तापमान पर गर्मी को वोल्टेज में कुशलतापूर्वक परिवर्तित कर सकता है। यह नवाचार क्वांटम कंप्यूटिंग तकनीक की प्रगति में एक बड़ी बाधा को दूर करने में मदद कर सकता है, जिसे बेहतर ढंग से काम करने के लिए बेहद कम तापमान की आवश्यकता होती है
क्वांटम कंप्यूटिंग करने के लिए, परमाणु गति को धीमा करने और शोर को कम करने के लिए क्वांटम बिट्स (क्यूबिट्स) को मिलिकेल्विन रेंज (लगभग -273 डिग्री सेल्सियस) में तापमान तक ठंडा किया जाना चाहिए। हालाँकि, इन क्वांटम सर्किट को प्रबंधित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले इलेक्ट्रॉनिक्स गर्मी उत्पन्न करते हैं जिसे इतने कम तापमान पर निकालना मुश्किल होता है। परिणामस्वरूप, अधिकांश मौजूदा प्रौद्योगिकियों को क्वांटम सर्किट को उनके इलेक्ट्रॉनिक घटकों से अलग करना होगा, जिसके परिणामस्वरूप शोर और अक्षमता होती है जो प्रयोगशाला के बाहर बड़े क्वांटम सिस्टम की प्राप्ति में बाधा डालती है।
एंड्रास किस के नेतृत्व में ईपीएफएल की नैनोइलेक्ट्रॉनिक्स और स्ट्रक्चर्स प्रयोगशाला (LANES) के शोधकर्ताओं ने अब एक ऐसा उपकरण बनाया है जो न केवल बेहद कम तापमान पर काम करता है बल्कि कमरे के तापमान पर भी मौजूदा तकनीक जितना ही कुशल है। परिणाम नेचर नैनोटेक्नोलॉजी पत्रिका में प्रकाशित हुए हैं।
LANES के पीएचडी छात्र गैब्रिएल पास्क्वेल ने कहा: "हम एक ऐसा उपकरण बनाने वाले पहले व्यक्ति हैं जो वर्तमान तकनीक की रूपांतरण दक्षता से मेल खाता है, लेकिन क्वांटम सिस्टम के लिए आवश्यक कम चुंबकीय क्षेत्र और अति-निम्न तापमान पर काम करता है। यह काम वास्तव में एक कदम आगे है।"
यह नवोन्मेषी उपकरण ग्राफीन की उत्कृष्ट विद्युत चालकता को इंडियम सेलेनाइड के अर्धचालक गुणों के साथ जोड़ता है। बस कुछ ही परमाणु मोटे और एक द्वि-आयामी वस्तु की तरह व्यवहार करने वाले, सामग्री और संरचना के इस उपन्यास संयोजन के परिणामस्वरूप अभूतपूर्व प्रदर्शन होता है।
यह उपकरण नर्नस्ट प्रभाव का उपयोग करता है: एक जटिल थर्मोइलेक्ट्रिक घटना जो वोल्टेज उत्पन्न करती है जब चुंबकीय क्षेत्र किसी वस्तु के लंबवत होता है जिसका तापमान बदलता है। प्रयोगशाला उपकरणों की 2डी प्रकृति तंत्र की दक्षता को विद्युत रूप से नियंत्रित करने की अनुमति देती है।
2डी संरचनाएं ईपीएफएल माइक्रो-नैनो टेक्नोलॉजी सेंटर और LANES प्रयोगशाला में निर्मित की गईं। प्रयोगों में 100 मिलीकेल्विन तक पहुंचने के लिए गर्मी स्रोतों और विशेष कमजोर पड़ने वाले रेफ्रिजरेटर के रूप में लेजर का उपयोग करना शामिल था, जो बाहरी अंतरिक्ष से भी अधिक ठंडा तापमान था।
इतने कम तापमान पर गर्मी को वोल्टेज में परिवर्तित करना आमतौर पर बहुत चुनौतीपूर्ण होता है, लेकिन नए उपकरण और नर्नस्ट प्रभाव का इसका उपयोग इसे संभव बनाता है, जिससे क्वांटम प्रौद्योगिकी में एक महत्वपूर्ण अंतर भर जाता है।
"यदि आप अपने लैपटॉप को ठंडे कार्यालय में छोड़ देते हैं, तो काम करते समय भी लैपटॉप गर्म हो जाएगा, जिससे कमरे का तापमान बढ़ जाएगा। क्वांटम कंप्यूटिंग सिस्टम में, वर्तमान में इस गर्मी को क्वैबिट्स में हस्तक्षेप करने से रोकने के लिए कोई तंत्र नहीं है। हमारा डिवाइस यह आवश्यक शीतलन प्रदान कर सकता है," पास्क्वेले ने कहा।
प्रशिक्षित भौतिक विज्ञानी पास्क्वेल ने जोर देकर कहा कि अनुसंधान महत्वपूर्ण है क्योंकि यह कम तापमान पर थर्मोइलेक्ट्रिक ऊर्जा रूपांतरण पर प्रकाश डालता है - जो अब तक अज्ञात घटना है। उच्च रूपांतरण दक्षता और संभावित रूप से विनिर्माण योग्य इलेक्ट्रॉनिक घटकों के उपयोग को देखते हुए, LANES टीम का यह भी मानना है कि उनके डिवाइस को पहले से ही मौजूदा कम तापमान वाले क्वांटम सर्किट में एकीकृत किया जा सकता है।
पास्क्वेल ने कहा, "ये निष्कर्ष नैनो टेक्नोलॉजी में एक बड़ी प्रगति का प्रतिनिधित्व करते हैं और मिलिकेल्विन तापमान पर क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए महत्वपूर्ण उन्नत शीतलन प्रौद्योगिकियों के विकास का वादा करते हैं।" "हमारा मानना है कि यह उपलब्धि भविष्य की प्रौद्योगिकियों के लिए शीतलन प्रणाली में क्रांतिकारी बदलाव लाएगी।"