EPFL工程師創造了一種設備，可以在低於外太空溫度的溫度下有效地將熱量轉換為電壓。這項創新可能有助於克服量子運算技術進步的一個重大障礙，因為量子運算技術需要極低的溫度才能發揮最佳作用

要進行量子計算，量子位元（量子位元）必須冷卻到毫開爾文範圍（接近攝氏-273度）的溫度，以減緩原子運動並將雜訊降至最低。然而，用於管理這些量子電路的電子元件會產生熱量，在如此低的溫度下很難去除。因此，大多數目前的技術都必須將量子電路與其電子組件分離，這會導致雜訊和低效率，阻礙實驗室以外更大量子系統的實現。

由Andras Kis領導的EPFL奈米電子與結構實驗室（LANES）的研究人員現在已經製造出一種設備，該設備不僅在極低的溫度下工作，而且在室溫下的效率與當前的技術相當。該成果已發表在《自然·奈米技術》雜誌。

LANES博士生Gabriele Pasquale說：「我們是第一個創造出一種與當前技術的轉換效率相匹配的設備，但它能在量子系統所需的低磁場和超低溫下工作。這項工作確實向前邁出了一步。

此創新元件將石墨烯的優異導電性與硒化銦的半導體特性結合。它只有幾個原子厚，表現得像一個二維物體，這種材料和結構的新穎組合產生了前所未有的性能。

該設備利用了能斯特效應：一種複雜的熱電現象，當磁場垂直於溫度變化的物體時，會產生電壓。實驗室設備的2D特性允許以電氣方式控制該機構的效率。

2D結構是在EPFL微納技術中心和LANES實驗室製造的。實驗包括使用雷射作為熱源，使用專門的稀釋冰箱達到100毫開爾文，這一溫度甚至比外太空還要低。

在如此低的溫度下將熱量轉換為電壓通常極具挑戰性，但新型裝置及其對能斯特效應的利用使這成為可能，填補了量子技術的關鍵空白。

「如果你把筆記型電腦放在寒冷的辦公室裡，筆記型電腦在工作時仍然會發熱，導致房間的溫度也會升高。在量子運算系統中，目前沒有任何機制可以防止這種熱量幹擾量子位元。我們的設備可以提供這種必要的冷卻，」Pasquale說。

Pasquale是一名受過訓練的物理學家，他強調這項研究意義重大，因為它揭示了低溫下的熱電能轉換——這是迄今尚未探索的現象。考慮到高轉換效率和潛在可製造電子元件的使用，LANES團隊也認為他們的設備已經可以整合到現有的低溫量子電路中。

Pasquale說：「這些發現代表了奈米技術的重大進步，有望開發出對毫開爾文溫度下的量子計算至關重要的先進冷卻技術。」。 “我們相信，這一成就將徹底改變未來技術的冷卻系統。”