量子計算機有望解決普通計算機無法解決的問題。然而，他們面臨的一個關鍵限制是，大多數類型需要笨重、耗能的冰箱來將量子位保持在接近絕對零的溫度。現在研究人員表示，運行方式有點像真空管的新設備可以將這些冰箱的尺寸和功耗削減十分之一。

Google、IBM、亞馬遜和其他公司正在建造基於超導電路的量子計算機，超導電路必須冷卻到接近絕對零。目前，它們依賴於稱為稀釋製冷機的大型、複雜、昂貴的系統，該系統使用多級冷卻將迴路冷卻至1 開爾文或更低。這些製冷機的複雜性在最冷階段最為複雜，其中涉及混合液氦的不同同位素。

芬蘭的科學家正在開發純電子製冷方法，而不是泵送低溫流體，這種方法可能更小、更簡單，同時消耗的功率僅為當今系統的1/10。位於埃斯波的芬蘭VTT 技術研究中心的Mika Prunnila 表示：“我們的技術可以幫助業界縮小量子計算機系統的整體規模。”新型冷卻器屬於熱電子設備類別，以電子形式散發熱量。（真空管通常是熱電子發射器）熱電子冷卻器長期以來面臨的一個關鍵問題是物體通常也會以原子振動的形式輻射熱量。在固體材料中，這些振動以稱為聲子的準粒子形式傳播。如果熱電子冷卻器與其周圍環境完全接觸，而不是封閉在真空中，那麼它輻射的電子就會加熱它接觸到的任何東西。然後，這些加熱的環境可以將熱量以聲子的形式傳遞回冷卻器。“這可能會完全消除冷卻效果，”Prunnila說。他和他的同事開發的新型熱電子冷卻器是為了控制聲子流而設計的。該器件是半導體和超導體元件之間的結點。來自半導體的電子可以跳到超導體，帶走熱量。同時，結會散射或阻擋聲子，使其成為熱絕緣體。不同大小和顏色的矩形彼此疊置，黑色線條從底部伸出。冰箱芯片通過隧道結連接，通過隧道結的電流導致冷卻，最頂部的芯片達到最低溫度。在2020 年報導的實驗中，科學家們能夠使用這種熱電子系統將矽芯片的溫度降低到周圍環境的近一半。“如果我們能夠製造足夠高質量的隧道結，電子冷卻將完全佔據主導地位，”Prunnila 說。通過這項新研究，“我們能夠做到這一點。”此後，研究人員開發了3D 集成方法，將冷卻器堆疊到芯片上，並幫助將電子設備更緊密地封裝在一起。他們還開發了多級製冷技術，可以幫助系統實現大幅降溫。Prunnila 表示，作為SoCool 項目的一部分，科學家們目前正在開發其技術的商業演示器，該項目於今年夏天啟動，將在歐盟的資助下運行三年。Prunnila 指出，除了量子計算之外，這種冷卻器可能還有很多應用。例如，較小的冷卻器可能對衛星和太空任務有用，並且“各種可現場部署的低溫傳感和通信技術，這些技術以前由於所需低溫技術的質量和尺寸較大而不切實際，現在可能成為可能。”