Aalto Ciptakan Mesin Panas Kuantum Superkonduktor Pertama

Peneliti di Aalto University telah mendemonstrasikan mesin panas kuantum siklik pertama di dunia yang dibangun di dalam sirkuit superkonduktor, menurut sebuah studi yang diterbitkan di Nature Communications pada 14 Agustus 2026. Perangkat yang beroperasi mendekati nol mutlak ini secara berulang menghasilkan kerja positif dengan mengubah sejumlah kecil panas, menandai bukti konsep untuk mesin panas superkonduktor yang pada akhirnya dapat meningkatkan teknologi komputasi kuantum.

Mesin ini menggabungkan qubit transmon, resonator, dan lemari es kuantum, semuanya difabrikasi dalam skala nano di dalam sirkuit superkonduktor. Dipimpin oleh Profesor Akademi Mikko Möttönen, tim menggunakan lemari es kuantum untuk memanaskan dan mendinginkan qubit sesuai permintaan, menjalankan siklus Otto—proses termodinamika yang sama seperti pada mesin mobil—melalui pulsa kontrol yang diatur waktunya dengan cermat. Pengukuran mengonfirmasi bahwa panas yang melewati qubit selama siklus menghasilkan kerja positif.

Eksperimen ini menjembatani mekanika kuantum dan termodinamika, menunjukkan bagaimana proses termodinamika yang familiar berperilaku ketika efek kuantum seperti tunneling, keterikatan, dan superposisi hadir. Menurut penulis pertama Tuomas Uusnäkki, penggunaan satu lemari es kuantum yang dapat dikendalikan sebagai lingkungan panas dan dingin membuat sistem lebih sederhana dan lebih serbaguna dibandingkan mesin panas konvensional yang mengandalkan reservoir panas dan dingin terpisah.

Para peneliti kini berupaya meningkatkan desain dan mengembangkan mesin panas yang sepenuhnya otonom. Salah satu aplikasi potensial adalah membaca qubit tanpa membawa pulsa gelombang mikro dari suhu milikelvin ke suhu ruangan. Möttönen mencatat bahwa Strategi Teknologi Kuantum Finlandia membayangkan komputer kuantum dengan seribu qubit logis pada tahun 2035, yang kemungkinan membutuhkan ratusan ribu qubit fisik dan jutaan kabel gelombang mikro dengan biaya ribuan euro per kabel. Perangkat otonom yang terintegrasi ke dalam sirkuit superkonduktor dapat mengurangi biaya dan kompleksitas sekaligus menghilangkan banyak noise yang ditimbulkan oleh kabel.

Eksperimen ini dilakukan menggunakan OtaNano, infrastruktur riset nasional Finlandia untuk teknologi nano, mikro, dan kuantum. Pendanaan berasal dari Research Council of Finland dan Finnish Cultural Foundation.