“纳米冰箱”量子电路制冷装置

《天然·通讯》杂志在线版8日刊登了芬兰科学家的一项突破性研究成果：他们研制出一种被称为“纳米冰箱”的量子电路制冷装置，能让量子位保持在足够低的温度下，然后精确可靠地运行。研究人员表示，这种制冷器未来能集成到包括量子计算机在内的多种量子电气设备中。

一般计算机用0和1存储信息，可经过制冷扇或制冷罩等方法散热降温。而量子计算机运用量子位存储信息，这些量子位是两个能态叠加后构成的双态量子体系。因为叠加态量子位对外部搅扰非常灵敏，细微搅扰就会损坏它们，构成运算错误，因而必须将其与外部搅扰很好阻隔。但量子位在阻隔后很简单变热升温，对量子计算机构成影响。

量子计算机在执行快速运算中，会有不计其数量子位一起参加。为了确保计算结果准确无误，量子位在开端一种算法之前，必须初始化至低温能态。假如量子位过热，就无法完成初始化，从而在运行多个量子算法时不能快速切换。

针对上述问题，芬兰阿尔托大学量子物理学家米可·默托恩和搭档研制出一种量子电路制冷器。量子电路经过两个独立的电子地道构成能带，一个电子地道是允许电子零电阻经过的超导快速通道，另一个对错超导的慢速通道。慢速通道内的电子能够摄取邻近量子设备中多余热量，跃迁到超导通道。高温电子跃过能带，低温电子“停留”下来，就像冰箱制冷机制相同，将量子体系内的热量带走。

在测试试验中，该量子制冷装置成功让量子超导谐振器冷却下来。经过调整外部电压，就能完成对冷却的开关控制。下一步，研讨团队将改善纳米制冷器并测试其对实践量子位的冷却作用。

默托恩表明，新纳米制冷器有望5年到10年内完成商业化，让未来量子设备执行运算任务时，在不同算法间快速切换，提高其运算才能和可靠程度。