两个微波通道分别作为热和冷热储量，分别以红色和蓝色的光芒为突出。热库与由两个量子比特组成的人工分子耦合。可控微波噪声（白色箭头）通过侧口注入，以驱动和调节热量传输。图片来源：西蒙·桑德林
瑞典查马尔大学开发“噪声驱动”量子制冷器——以噪声为利，开启大规模量子技术新纪元
1. 新闻要点核心突破：瑞典查马尔技术大学（Chalmers University of Technology）团队提出一种全新量子“制冷器”，与传统的全能消除噪声的做法相反，利用受控微波噪声来驱动冷却过程。
技术细节：基于超导人工分子，三通道微波系统通过注入受控随机噪声，实现热能在两个热库之间的精准传输，热流可达10⁻¹⁸ 瓦（阿托瓦特）级别。
多功能模式：该制冷器既可当作制冷机，又能转化为热机或热放大器。
应用前景：可在量子电路内部直接管理局部热量，提升量子计算机的稳定性与规模化能力。
2. 背景与意义量子技术被视为未来药物研发、人工智能、物流优化与安全通信等领域的颠覆性力量。然而，量子计算机的核心——超导量子比特（qubits）——极其脆弱，需在接近绝对零度（≈‑273 °C）下运行。微小的温度波动、电磁干扰或背景噪声都可能瞬间消除量子信息，使得传统的冷却与噪声抑制成为最棘手的技术壁垒。
Simon Sundelin（博士生，查马尔量子技术团队负责人） “量子设备的极限往往在于能量的输运与耗散。了解并能够测量这些能量流动路径，才能设计出热流可预测、可控甚至可利用的量子器件。”
3. “噪声驱动”量子制冷器的工作原理关键部件
功能描述
人工分子
由查马尔纳米工艺实验室构造的超导人工分子，类似天然分子但由微型超导电路组成。
两个微波通道
分别充当“热库”和“冷库”。
第三个噪声注入口
注入受控的微波噪声（随机信号波动，频率宽度窄），使得热库有效相连并通过人工分子实现热传输。
Simon Sundelin “我们能测量到极低热流——以阿托瓦特（10⁻¹⁸ 瓦）计量。若用同样的热流来升温一滴水，需等宇宙年龄才会升高1 °C。”
通过精细调节热库温度并追踪微小热流，该制冷器可在多种模式下工作：
制冷模式：降低热库温度；
热机模式：将热能转化为功；
热放大模式：增强热传输速率。
4. 对可扩展量子技术的启示Aamir Ali（量子技术研究员，查马尔） “此技术是直接在量子电路内部控制热量的关键一步，传统冷却系统无法达到的微尺度热管理将大幅提升量子系统的稳定性与可靠性。”
量子制冷器可在量子比特操作与测量时产生的局部热量上实现即时管理，为构建更大规模、更稳定的量子计算机铺路。
5. 研究与支持研究论文：Quantum refrigeration powered by noise in a superconducting circuit，发表于《Nature Communications》。
作者：Simon Sundelin、Mohammed Ali Aamir、Vyom Manish Kulkarni、Claudia Castillo‑Moreno、Simone Gasparinetti（微技术与纳米科学系）。
制冷器工艺：在查马尔技术大学Myfab纳米工艺实验室完成。
资金支持：瑞典研究理事会、Knut & Alice Wallenberg基金会（通过WACQT）、欧洲研究理事会及欧盟共同资助。
勇编撰自论文"Quantum refrigeration powered by noise in a superconducting circuit".Nature Communications.2026相关信息，文中配图若未特别标注出处，均来源于自绘或公开图库。
