【量子冰箱是高效率和可重複使用】

明道

【量子冰箱是高效率和可重複使用】

 

 

在美國的物理學家已經建立了一個新的固態冰箱提供連續冷卻物件的溫度低於 300 mK。

該設備已沒有移動部件，並使用 48 小量子隧道路口酷比製冷元素本身重萬倍一銅盤。

小組認為該設備可以進一步優化和可以在製冷應用常規低溫在哪裡很難得到執行 — — 如冷卻對空間飛行的探測器中找到使用。

溫度低於約 300 mK 是現代物理學研究的許多領域從量子電腦以暗物質探測的組成部分。

但是，溫度低於約 300 mK 不能通過簡單地用液氦冷卻。

傳統的冷卻到 millikelvin 的溫度完成使用，其中包括泵氦同位素稀釋冰箱。

雖然極為有效，稀釋冰箱可能很難實施專門應用於冷卻空間探測器。

一種替代技術是絕熱的退磁，也是笨拙，因為它涉及到將樣品放在一個強大的磁場，多次打開和關閉。

研究人員多年來一直在尋求可行的固態低溫冰箱 — — 理想的情況是一個系統，可以冷卻物件大小的電腦晶片到低於 300 mK 只是通過運行通過它的電流。

擁有先進的各種建議和小於 1 毫米大小的冷卻小物件中取得了成功。

在 2005 年 Joel Ullom 團隊在標準與技術研究院 (NIST) 在科羅拉多州博爾德國家研究所公佈了一個冷庫基於量子隧道，可以冷靜的製冷的元素 — — 是極小的比大得多的物件。

然而，要被冷卻的物件必須上集成一個冷膜時的製造，所以冰箱並不是可重用。

'真實' 的冰箱

現在 Ullom 和他的同事都創建一個新的固態冰箱和用於冷卻一個可移動的銅階段中小企業從 290 2.5 釐米到 256 mK mK 超過 18 個小時的課程。

舞臺熱連接了到一層薄膜，同時剩餘的電氣隔離。

Ullom 解釋說電氣隔離是重要："這就是為什麼我們認為要成為一個真正的冰箱的設備，"他說."就像如果你家用冰箱了當前運行通過不管你放在它，所以會很尷尬太尷尬如果會有電流流過您有效載荷從製冷過程."

熱隔離

膜，相反，是電 （但不是熱） 連接到電源使用薄的超導電線。這種隔離意味著可以將設備連接到標準的電源或甚至一個 9 V 電池。

附加到膜是一系列的路口，每個組成的正常指揮 30 毫微米厚層和 300 毫微米厚層的超導體，由一層極薄 1 毫微米絕緣子的分隔。

迴圈電流穿過這些路口創建一個潛在的區別。

更有可能正常指揮向外導體絕緣穿越隧道的更熱、 更有活力的電子。

其結果是，這些熱電子優先地中刪除從系統，冷卻階段。

NIST 研究員彼得 · 洛厄爾說：這幾乎就像你吹它，冷卻一杯咖啡的方式。

你刪除一些熱門微粒，使冷卻下來杯咖啡。

非常令人印象深刻

在法國格勒諾布爾 Néel 學院 Hervé 伊斯描述設備作為"印象深刻"，雖然他強調物理法則，那裡是"新鮮事"。

他解釋說，"重要的是他們可以幾電子冷卻器和此銅的階段，什麼都可以。

它可能是溫度計的一個探測器天文學或任何種類。

伊斯告誡，然而，該設備將會需要為它可以替換設備如普朗克宇宙微波本底探測器更複雜冰箱前趕到更冷的溫度。

我認為下一步是從 300 開始 mK 和去到 100 mk，他說。

這 10%的溫度降低對我來說是很好的示範，但它不是很有用的。

我認為他們可以管理走的更遠，但示威仍將被做。

這些研究者的思想躺在相同的方向。

"我們想從 300 冷卻到 100 mK mK，"說 Ullom，"我們還需要看冰箱，可以開始在 100 mK 和也許達到 millikelvin 低數萬。

這是一個非常難以進入目前的溫度範圍。

列昂尼德庫茲明從瑞典查爾莫斯大學是更加懷疑他們將能夠進一步得到了很多，正如他所指出的熱導率將會減少作為第四權力氣溫急劇下降。

因此，庫茲明認為這是不現實的期望冷卻到接近 100 mK 後只有增量改進到 NIST 的設備。

關於作者

Tim Wogan 是一個設在英國的科學作家

 

引用：http://translator.live.com/BV.aspx?ref=IE8Activity&a=http%3A%2F%2Fphysicsworld.com%2Fcws%2Farticle%2Fnews%2F2013%2Fmar%2F12%2Fquantum-refrigerator-is-efficient-and-reusable