Aalto'dan ilk süperiletken kuantum ısı motoru

Aalto Üniversitesi araştırmacıları, süperiletken bir devre içine inşa edilmiş dünyanın ilk döngüsel kuantum ısı motorunu gösterdi. 14 Ağustos 2026'da Nature Communications'da yayımlanan çalışmaya göre, mutlak sıfıra yakın sıcaklıkta çalışan cihaz, küçük miktarlardaki ısıyı dönüştürerek tekrar tekrar pozitif iş üretti. Bu, süperiletken ısı motorlarının kavram kanıtı niteliğinde olup, gelecekte kuantum hesaplama teknolojisini geliştirebilir.

Motor, bir transmon kübit, bir rezonatör ve bir kuantum buzdolabını birleştiriyor; tümü süperiletken bir devre içinde nanofabrikasyonla üretildi. Akademi Profesörü Mikko Möttönen liderliğindeki ekip, kuantum buzdolabını kübidi isteğe bağlı olarak ısıtmak ve soğutmak için kullandı ve dikkatlice zamanlanmış kontrol darbeleriyle Otto çevrimini (arabalarda kullanılan termodinamik süreç) yönetti. Ölçümler, çevrim sırasında kübitten geçen ısının pozitif iş ürettiğini doğruladı.

Bu deney, kuantum mekaniği ile termodinamiği birleştiriyor ve tünelleme, dolanıklık ve süperpozisyon gibi kuantum etkileri varlığında tanıdık termodinamik süreçlerin nasıl davrandığını gösteriyor. İlk yazar Tuomas Uusnäkki'ye göre, tek bir kontrol edilebilir kuantum buzdolabının hem sıcak hem soğuk ortam olarak kullanılması, sistemi ayrı sıcak ve soğuk rezervuarlara dayanan geleneksel ısı motorlarından daha basit ve daha çok yönlü hale getiriyor.

Araştırmacılar şimdi tasarımı iyileştirmek ve tamamen otonom bir ısı motoru geliştirmek için çalışıyor. Potansiyel bir uygulama, mikrodalga darbelerini milikelvin sıcaklıklardan oda sıcaklığına taşımadan kübitleri okumaktır. Möttönen, Finlandiya'nın Kuantum Teknolojisi Stratejisi'nin 2035 yılına kadar bin mantıksal kübite sahip bir kuantum bilgisayarı öngördüğünü ve bunun muhtemelen yüz binlerce fiziksel kübit ve her biri binlerce avroya mal olan milyonlarca mikrodalga kablosu gerektireceğini belirtiyor. Süperiletken devrelere entegre edilen otonom cihazlar, maliyeti ve karmaşıklığı azaltabilir ve kabloların getirdiği gürültünün çoğunu ortadan kaldırabilir.

Deney, Finlandiya'nın nano, mikro ve kuantum teknolojisi için ulusal araştırma altyapısı olan OtaNano kullanılarak gerçekleştirildi. Finansman, Finlandiya Araştırma Konseyi ve Finlandiya Kültür Vakfı'ndan sağlandı.