ノイズを活用する新型量子冷蔵庫の開発 (Novel quantum refrigerator benefits from problematic noise)

2026-01-29 チャルマース工科大学

スウェーデンのチャルマース工科大学の研究チームは、制御されたノイズを冷却の原動力として利用する全く新しい量子冷蔵機を開発した。この装置は、超伝導量子回路内で熱とエネルギーの流れを極めて精密に制御できることを特徴とし、従来の冷却システムが避けようとするノイズを逆に活用する革新的な手法を採用している。冷蔵機の中心には2つのキュービットからなる人工分子があり、2つのマイクロ波チャネル(高温・低温)に接続されている。第三の入力ポートから狭帯域の制御されたマイクロ波ノイズを注入することで、熱輸送を駆動し、10⁻¹⁸ワット(アトワット)単位の極小の熱流を測定可能にした。この装置は冷却機能に加え、熱機関や熱輸送増幅器としても動作し得る。高精度の熱制御は、量子コンピュータの大規模化における主要な技術課題を克服する鍵となる可能性がある。研究成果は Nature Communications に掲載された。

<関連情報>

超伝導回路のノイズを利用した量子冷凍 Quantum refrigeration powered by noise in a superconducting circuit

Simon Sundelin,Mohammed Ali Aamir,Vyom Manish Kulkarni,Claudia Castillo-Moreno & Simone Gasparinetti
Nature  Published:26 January 2026
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-025-67751-z

ノイズを活用する新型量子冷蔵庫の開発 (Novel quantum refrigerator benefits from problematic noise)

Abstract

While dephasing noise often hinders quantum devices, it can become an asset for quantum thermal machines. Here we demonstrate a three-level thermal machine that leverages noise-assisted quantum transport to enable steady-state cooling of microwave modes. The device exploits symmetry-selective couplings between a superconducting artificial molecule and two physical heat baths. Each bath consists of a microwave waveguide populated with synthesized quasithermal radiation. Energy transport is enabled by injecting dephasing noise through a third channel longitudinally coupled to one artificial atom of the molecule. By varying the effective temperatures of the reservoirs and measuring photonic heat currents with sub-attowatt resolution, we demonstrate energy flow dynamics characteristic of a quantum heat engine, thermal accelerator, and refrigerator. Our work constitutes an experimental demonstration of the key operating principles of a noise-assisted three-level quantum refrigerator and opens new avenues for experiments in quantum thermodynamics using superconducting circuits coupled to physical heat baths.

0403電子応用
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました