Los investigadores participan activamente en la manipulación dinámica de sistemas y materiales cuánticos para lograr importantes avances en la gestión y conservación de la energía.
Este esfuerzo ha catalizado el desarrollo de una plataforma de vanguardia dedicada a la creación de máquinas térmicas cuánticas, liberando así todo el potencial de las tecnologías cuánticas en soluciones energéticas avanzadas.
La comunidad científica ha reorientado su atención hacia ser pionera en el dominio de los transistores térmicos cuánticos, un sofisticado aparato diseñado para la gestión precisa de la transferencia de calor. En la búsqueda incesante de un rendimiento óptimo de los dispositivos cuánticos, surge un desafío notable dentro del intrincado panorama de la regulación ambiental y de refrigeración. Las infraestructuras de refrigeración actuales, en particular aquellas que atienden a diversas tecnologías qubit, en particular computadoras cuánticas, plantean desafíos importantes, intensificando así la demanda de soluciones de vanguardia.
En el discurso científico contemporáneo, las mediciones y el control cuánticos se han vuelto fundamentales en el diseño de máquinas térmicas cuánticas para la gestión avanzada de la energía. Estas intervenciones pueden ayudar a preservar las propiedades cuánticas inherentes de dichos dispositivos y, al mismo tiempo, prevenir su transición indeseable a un estado clásico inducido por interacciones ambientales, conocido como decoherencia.
Sin embargo, la posible introducción de ruido por parte de las sondas de medición plantea un desafío formidable, que requiere soluciones innovadoras. En respuesta a esta cuestión crítica, hemos introducido un marco teórico avanzado:el transistor térmico cuántico condicionado. Este paradigma se somete a un seguimiento continuo orquestado por su entorno ambiental.
Para comprender y analizar este comportamiento, hemos ideado un elaborado modelo de ruido estocástico que refleja el modelo de pequeña señal empleado en los transistores clásicos. Este enfoque sistemático mejora nuestra comprensión de la dinámica matizada, contribuyendo al refinamiento y optimización de las arquitecturas de máquinas térmicas cuánticas. Nuestros hallazgos se publican en la revista Physical Review B. .
A medida que los dispositivos se miniaturizan, su susceptibilidad a las influencias ambientales adquiere una mayor importancia, lo que permite conocer las alteraciones dinámicas dentro del sistema. La manifestación de fluctuaciones intrínsecas derivadas del ruido térmico, junto con perturbaciones extrañas como las mediciones y el control de retroalimentación, influyen profundamente en los dispositivos de pequeña escala. La caracterización preventiva de dicho comportamiento estocástico es invaluable y proporciona una comprensión integral de las limitaciones operativas inherentes a estos dispositivos.
La maduración de un transistor térmico cuántico funcional permanece en una etapa incipiente, lo que requiere un refinamiento continuo. Al mismo tiempo, nuestra publicación actual establece un marco pionero, y nuestra próxima investigación aspira a estudiar la dinámica compleja de estos dispositivos cuando se los somete a control de retroalimentación a través de mediciones continuas.
Es crucial resaltar que la retroalimentación cuántica exhibe características distintas a las de su contraparte electrónica clásica. En consecuencia, es imperativa una exploración exhaustiva para determinar la perfecta integración de los mecanismos de retroalimentación cuántica en los transistores térmicos, allanando el camino para el surgimiento de sistemas de gestión del calor innovadores y altamente eficientes.
Esta historia es parte de Science X Dialog, donde los investigadores pueden informar los hallazgos de sus artículos de investigación publicados. Visite esta página para obtener información sobre ScienceX Dialog y cómo participar.
Uthpala N. Ekanayake obtuvo su B.Sc. en ingeniería eléctrica y electrónica (con honores de primera clase) de la Universidad de Peradeniya, Sri Lanka. Actualmente es candidata a doctorado y miembro del Laboratorio de Simulaciones y Computación Avanzada del Departamento de Ingeniería de Sistemas Informáticos y Eléctricos de la Universidad de Monash, Australia, bajo la supervisión del Prof. Malin Premaratne.
Malin Premaratne obtuvo varios títulos de la Universidad de Melbourne, incluido un B.Sc. en matemáticas, un B.E. en ingeniería eléctrica y electrónica (con honores de primera clase) y un doctorado en 1995, 1995 y 1998, respectivamente. Actualmente es profesor titular en la Universidad Monash Clayton, Australia. Su experiencia se centra en la teoría, la simulación y el diseño de dispositivos cuánticos, utilizando los principios de la electrodinámica cuántica. El enfoque único del profesor Premaratne armoniza la física teórica profunda con métodos pragmáticos de ingeniería eléctrica, estableciendo un nexo interdisciplinario entre la física fundamental y la tecnología de ingeniería traslacional. Reconocido por sus importantes contribuciones a la óptica y la fotónica, ha recibido numerosas becas, incluida la de la Optical Society of America (FOSA), la Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers USA (FSPIE), el Institute of Physics U.K. (FInstP) , la Institución de Ingeniería y Tecnología del Reino Unido (FIET) y el Instituto de Ingenieros de Australia (FIEAust).
Más información: Uthpala N. Ekanayake et al, Modelo estocástico de ruido para un transistor térmico cuántico, Physical Review B (2023). DOI:10.1103/PhysRevB.108.235421
Información de la revista: Revisión física B
