Les chercheurs sont activement engagés dans la manipulation dynamique des systèmes et des matériaux quantiques pour réaliser d'importantes avancées en matière de gestion et de conservation de l'énergie.
Cet effort a catalysé le développement d'une plate-forme de pointe dédiée à la création de machines thermiques quantiques, libérant ainsi tout le potentiel des technologies quantiques dans les solutions énergétiques avancées.
La communauté scientifique a réorienté son attention vers le domaine pionnier des transistors thermiques quantiques, un appareil sophistiqué conçu pour la gestion précise du transfert de chaleur. Dans la recherche incessante des performances optimales des dispositifs quantiques, un défi notable se pose dans le paysage complexe du refroidissement et de la réglementation environnementale. Les infrastructures de refroidissement actuelles, en particulier celles destinées à diverses technologies de qubits, notamment les ordinateurs quantiques, posent des défis importants, intensifiant ainsi l'appel à des solutions d'avant-garde.
Dans le discours scientifique contemporain, les mesures et le contrôle quantiques sont devenus essentiels à la conception de machines thermiques quantiques pour une gestion avancée de l’énergie. Ces interventions peuvent aider à préserver les propriétés quantiques inhérentes à de tels dispositifs tout en empêchant leur transition indésirable vers un état classique induit par les interactions environnementales, connu sous le nom de décohérence.
Cependant, l’introduction potentielle de bruit par les sondes de mesure pose un formidable défi, nécessitant des solutions innovantes. En réponse à ce problème critique, nous avons introduit un cadre théorique avancé :le transistor thermique quantique conditionné. Ce paradigme fait l'objet d'une surveillance continue orchestrée par son milieu environnemental.
Pour comprendre et analyser ce comportement, nous avons conçu un modèle de bruit stochastique élaboré reflétant le modèle à petit signal utilisé dans les transistors classiques. Cette approche systématique améliore notre compréhension de la dynamique nuancée, contribuant au raffinement et à l’optimisation des architectures de machines thermiques quantiques. Nos résultats sont publiés dans la revue Physical Review B .
À mesure que les appareils se miniaturisent, leur sensibilité aux influences environnementales prend une plus grande importance, permettant ainsi de mieux comprendre les modifications dynamiques au sein du système. La manifestation de fluctuations intrinsèques provenant du bruit thermique, couplée à des perturbations externes telles que des mesures et un contrôle par rétroaction, influence profondément les appareils à petite échelle. La caractérisation préventive d'un tel comportement stochastique est inestimable, fournissant une compréhension complète des limitations opérationnelles inhérentes à ces dispositifs.
La maturation d’un transistor thermique quantique fonctionnel en est encore à ses balbutiements, ce qui nécessite un perfectionnement continu. Dans le même temps, notre publication actuelle établit un cadre pionnier, et nos prochaines recherches aspirent à étudier la dynamique complexe de ces dispositifs lorsqu'ils sont soumis à un contrôle par rétroaction via des mesures continues.
Il est crucial de souligner que la rétroaction quantique présente des caractéristiques distinctes de son homologue électronique classique. Par conséquent, une exploration approfondie est impérative pour garantir l'intégration transparente des mécanismes de rétroaction quantique dans les transistors thermiques, ouvrant la voie à l'émergence de systèmes de gestion thermique innovants et hautement efficaces.
Cette histoire fait partie de Science X Dialog, où les chercheurs peuvent rapporter les résultats de leurs articles de recherche publiés. Visitez cette page pour plus d'informations sur ScienceX Dialog et comment participer.
Uthpala N. Ekanayake a obtenu son B.Sc. en génie électrique et électronique (avec mention très bien) de l'Université de Peradeniya, Sri Lanka. Elle est actuellement doctorante et membre du Laboratoire de calcul avancé et de simulations du Département d'ingénierie des systèmes électriques et informatiques de l'Université Monash, Australie, sous la supervision du professeur Malin Premaratne.
Malin Premaratne a obtenu plusieurs diplômes de l'Université de Melbourne, dont un B.Sc. en mathématiques, un B.E. en génie électrique et électronique (avec mention très bien) et un doctorat en 1995, 1995 et 1998, respectivement. Actuellement, il est professeur titulaire à l'Université Monash de Clayton, en Australie. Son expertise se concentre sur la théorie, la simulation et la conception des dispositifs quantiques, en utilisant les principes de l'électrodynamique quantique. L'approche unique du professeur Premaratne harmonise une physique théorique approfondie avec des méthodes pragmatiques de génie électrique, établissant un lien interdisciplinaire entre la physique fondamentale et la technologie de l'ingénierie translationnelle. Reconnu pour ses contributions substantielles à l'optique et à la photonique, il a reçu de nombreuses bourses, dont celles de Fellow de l'Optical Society of America (FOSA), de la Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers USA (FSPIE), de l'Institute of Physics UK (FInstP) , l'Institution of Engineering and Technology du Royaume-Uni (FIET) et l'Institute of Engineers Australia (FIEAust).
Plus d'informations : Uthpala N. Ekanayake et al, Modèle stochastique de bruit pour un transistor thermique quantique, Physical Review B (2023). DOI :10.1103/PhysRevB.108.235421
Informations sur le journal : Examen physique B
