Čínský objev mění hru: Nejchladnější slitina zmenší kvantové počítače a zbaví je závislosti na heliu-3

Tým čínských vědců objevil novou slitinu vzácných zemin, EuCo2Al9 (ECA), kterou označují za nejchladnější slitinu na světě.

Tým čínských vědců objevil novou slitinu vzácných zemin, EuCo2Al9 (ECA), kterou označují za nejchladnější slitinu na světě. Tento průlomový materiál má potenciál zásadně přetvořit chlazení kvantových počítačů a urychlit globální závod o kvantovou nadvládu.

Kvantové procesory pro správnou funkci vyžadují extrémně nízké teploty, blížící se absolutní nule (kolem 10-15 milikelvinů). V současnosti se výzkumníci spoléhají na helium-3 pro chladicí systémy kvantových počítačů, což vede k obrovským a nákladným dilučním chladničkám. Například chladnička Goldeneye od IBM patří k největším na světě a její cena se odhaduje na několik milionů dolarů. Nová slitina ECA by mohla tuto desítky let trvající závislost ukončit a vést k mnohem menším a přenosnějším chladicím systémům pro supravodivé kvantové počítače.

Tým vědců postavil mini-chladničku využívající tuto slitinu, která dosáhla teplot extrémně blízkých absolutní nule. Jejich chladnička, která neobsahuje žádné pohyblivé části, je vysoce účinným chladicím modulem. Čínská akademie věd (CAS) uvedla, že by mohla nabídnout stabilní a přenosný zdroj chlazení pro kvantové čipy a podpořit velké projekty průzkumu vesmíru se soběstačným chladicím systémem. Slitina má navíc potenciál pro masovou výrobu, což představuje „čínské řešení“, které ukončuje závislost na heliu-3. Zjištění týmu byla publikována v prestižním časopise Nature.

Pro dosažení takto nízkých teplot vědci primárně využívají techniku zvanou diluční chlazení, která vyžaduje stabilní izotop helia-3. Čínský tým však využil jinou metodu chlazení v pevném stavu, známou jako adiabatické demagnetizační chlazení (ADR). Při tomto procesu je magnetická slitina umístěna do nízkoteplotního prostředí, kde je aplikováno magnetické pole, které zarovná vnitřní mikroskopické magnety slitiny a uvolní teplo. Následně je slitina izolována od prostředí a magnetické pole je odstraněno, což způsobí rozrovnání vnitřních magnetů. Tento proces absorbuje teplo a dále snižuje teplotu materiálu. Nový materiál EuCo2Al9 (ECA) má tepelnou vodivost podobnou kovům, což mu umožňuje efektivně odvádět chlad. ADR s použitím ECA dosáhlo minimální teploty 106 milikelvinů, což je nový rekord pro kovové materiály. Navíc při takto extrémních teplotách je jeho tepelná vodivost o jeden až dva řády vyšší než u tradičních magnetických chladicích materiálů, čímž překonává klíčové úzké hrdlo neefektivního získávání chladicího výkonu.

Snížení závislosti na heliu-3 by mohlo mít významné geopolitické důsledky, neboť světové mocnosti se snaží zajistit zásoby tohoto vzácného izotopu, a to i cestami na Měsíc. Objev tak nabízí nejen technologický pokrok, ale i strategickou výhodu v oblasti kvantových technologií a vesmírného průzkumu.