量子冷却のための2次元デバイス(A 2D device for quantum cooling)

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2024-07-05 スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)

量子計算を行うには、量子ビット(キュービット)をミリケルビンの温度まで冷却する必要がありますが、電子回路は熱を生成し、その熱を取り除くのが難しいため、量子回路と電子部品を分離する必要がありました。EPFLのLANES研究所の研究者は、極低温で効率的に動作するデバイスを開発しました。このデバイスはグラフェンとセレン化インジウムを使用し、Nernst効果を活用して低温で熱を電圧に変換する能力を持ち、量子コンピューティングの冷却技術の重要な進歩となります。

<関連情報>

二次元ファンデルワールスヘテロ構造における電気的に調整可能な巨大ネルンスト効果 Electrically tunable giant Nernst effect in two-dimensional van der Waals heterostructures

Gabriele Pasquale,Zhe Sun,Guilherme Migliato Marega,Kenji Watanabe,Takashi Taniguchi & Andras Kis
Nature Nanotechnology  Published:02 July 2024
DOI:https://doi.org/10.1038/s41565-024-01717-y

figure 3

 

Abstract

The Nernst effect, a transverse thermoelectric phenomenon, has attracted significant attention for its potential in energy conversion, thermoelectrics and spintronics. However, achieving high performance and versatility at low temperatures remains elusive. Here we demonstrate a large and electrically tunable Nernst effect by combining the electrical properties of graphene with the semiconducting characteristics of indium selenide in a field-effect geometry. Our results establish a new platform for exploring and manipulating this thermoelectric effect, showcasing the first electrical tunability with an on/off ratio of 103. Moreover, photovoltage measurements reveal a stronger photo-Nernst signal in the graphene/indium selenide heterostructure compared with individual components. Remarkably, we observe a record-high Nernst coefficient of 66.4 μV K−1 T−1 at ultralow temperatures and low magnetic fields, an important step towards applications in quantum information and low-temperature emergent phenomena.

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