宏观距离上量子极限热传导的观测
介观与纳米尺度物理
2015-10-15 v1
摘要
新兴的量子技术装置[1,2]（如量子计算机[3-5]）要求在纳米尺度热工程中的极致性能[6]。重要的是，量子力学为信息和热流设定了基本上限，由热导量子所量化[7,8]。这类量子极限热传导的物理机制已在晶格振动（即声子）[9]、电磁相互作用[10]以及电子[11]中进行了实验研究。然而，先前实验中热交换体之间的短距离阻碍了这些系统在量子技术中的应用。在此，我们报告了延伸至米级的宏观距离上量子极限热传导的实验观测。我们利用在超导传输线中传播的微波光子，实现了距离上四个数量级的显著改进。因此，量子极限热传导似乎在其距离上并无基本限制。本工作为将正常金属组件集成到超导传输线奠定了基础，从而为其础——电路量子电动力学[12-14]（新兴超导量子计算机的基础[15]）提供了重要工具。特别地，我们的结果表明，纳米电子器件的冷却可借助远处的工程化热沉远程进行。此外，量子极限热传导在热力学当代研究（如涨落关系和麦克斯韦妖[16,17]）中起着重要作用。在此，我们的结果所提供的长距离可能例如导致介观热机的最终效率，具有广阔实际应用前景[18]。
引用
@article{arxiv.1510.03981,
title = {Observation of quantum-limited heat conduction over macroscopic distances},
author = {Matti Partanen and Kuan Yen Tan and Joonas Govenius and Russell E. Lake and Miika K. Mäkelä and Tuomo Tanttu and Mikko Möttönen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1510.03981},
year = {2015}
}
备注
10 pages, 6 figures