Den store kvanteafkøling:Forskere ændrer almindeligt laboratoriekøleskab for at køle hurtigere med mindre energi

Under en række eksperimenter opdagede Snodgrass sammen med NIST-forskerne Joel Ullom, Vincent Kotsubo og Scott Backhaus, at ved stuetemperatur var heliumgassen under så højt tryk, at noget af det blev shuntet gennem en aflastningsventil i stedet for at blive brugt. til afkøling. Ved at ændre de mekaniske forbindelser mellem kompressoren og køleskabet sikrede holdet, at intet af heliumet ville blive spildt, hvilket i høj grad forbedrede køleskabets effektivitet.

Især justerede forskerne løbende en række ventiler, der styrer mængden af ​​heliumgas, der strømmer fra kompressoren til køleskabet. Forskerne fandt ud af, at hvis de lod ventilerne have en større åbning ved stuetemperatur og derefter gradvist lukkede dem, efterhånden som afkølingen fortsatte, kunne de reducere nedkølingstiden til mellem en halv og en fjerdedel af, hvad den er nu.

I øjeblikket skal videnskabsmænd vente en dag eller mere på, at nye kvantekredsløb er kolde nok til at teste. Da fremskridtene inden for videnskabelig forskning kan begrænses af den tid, det tager at nå kryogene temperaturer, kan den hurtigere afkøling, som denne teknologi giver, i vid udstrækning påvirke mange områder, herunder kvanteberegning og andre områder inden for kvanteforskning.

Teknologien udviklet af NIST-teamet kunne også give forskere mulighed for at erstatte store pulsrørskøleskabe med meget mindre, som kræver mindre understøttende infrastruktur, sagde Snodgrass.

Behovet for disse køleskabe vil vokse kraftigt, efterhånden som forskningen i kvantecomputere, sammen med dens afhængighed af kryogen teknologi, fortsætter med at vokse. Den modificerede PTR ville så spare en meget større mængde penge, elektrisk energi og kølevand. Ud over at understøtte en spirende kvanteøkonomi ville enheden også fremskynde forskningen, fordi forskerne ikke længere skulle vente dage eller uger på, at qubits og andre kvantekomponenter blev afkølet.

Artiklen er publiceret i tidsskriftet Nature Communications .

Flere oplysninger: Ryan Snodgrass et al., Dynamisk akustisk optimering af pulsrørskøleskabe til hurtig nedkøling, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47561-5

Journaloplysninger: Nature Communications

Leveret af National Institute of Standards and Technology

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra NIST. Læs den originale historie her.