（文章來源：科技報告與資訊）
芬蘭VTT的研究人員成功地展示了一種新的電子制冷技術，該技術可以使量子計算機的發展取得重大飛躍。當前的量子計算機需要基于氦的同位素混合物的極其復雜并且大型的冷卻基礎設施。新的電子冷卻技術可以替代這些低溫液體混合物，并使量子計算機小型化。

在這種純電的制冷方法中，冷卻和熱隔離可通過結點之類的相同點有效運行。在實驗中，研究人員將硅片懸吊在這種結點上，并通過一個結點將電流從一個結點饋送到另一個結點，從而對物體進行冷凍。電流使硅物體的熱力學溫度與周圍環境相比降低了40％。這可以導致未來量子計算機的小型化，因為它可以大大簡化所需的冷卻基礎架構。該發現已發表在《Science Advances》上。

芬蘭VTT技術研究中心的研究教授Mika Prunnila說：“我們希望這種新發現的電子冷卻方法可用于從量子計算機小型化到安全領域超靈敏輻射傳感器的多種應用。”

一些敏感的電子和光學設備需要低溫操作。一個重要的例子是由超導電路構建的量子計算機，它需要的制冷溫度接近熱力學溫度的絕對零值（-273.15攝氏度）。

如今，超導量子計算機通過所謂的稀釋制冷機進行冷卻，該制冷機是基于泵送低溫液體的多級冷卻器。該冰箱的復雜性來自最冷的階段，其運行是基于泵送不同同位素的氦氣的混合物。盡管現代稀釋制冷是商業化的技術，但它們仍然是大型、昂貴的科學儀器。VTT研究人員開發的電子冷卻技術可以代替最復雜的最冷零件，從而大大降低復雜性、成本和尺寸。

“已證明的冷卻效果可用于主動冷卻硅芯片或大型冰箱中的量子電路。不用說，我們對這種新型電制冷的發展懷著極大的興趣，”Bluefors公司首席銷售官David Gunnarsson說道。 Bluefors Oy是面向量子系統和計算機的制冷解決方案的領先公司。

該研究小組正在尋找一種有效且實用的方法，以通過電流將熱量從一個地方驅動到另一個地方。固態結將提供最有效的解決方案，其中最熱的電子會爬過短的原子級勢壘。這種方法的挑戰在于，熱量不僅由電子傳遞，而且由原子晶格振動的量子（所謂的聲子）傳遞，也傳遞了大量的熱量。在冷熱之間傳播的聲子非常有效地消除了溫差，尤其是在短距離內。

似乎最有效的電子冷卻方法總是導致最壞的聲子熱泄漏，因此，在整體冷卻方面沒有結果。 VTT研究小組假設，這個看似基本的問題可能存在一個簡單的解決方案：某些物質結可以阻止聲子的傳播，而熱電子則可以通過。

該團隊通過使用半導體-超導體結對硅芯片進行制冷來證明了這種效果。在這些結中，超導體中的禁止電子態形成一個勢壘，來自半導體的電子必須爬過勢壘才能驅散熱量。同時，結本身有效地散射或阻擋了聲子，以至于電子電流會在結上引入明顯的溫差。
（責任編輯：fqj）