پژوهشی انقلابی در زمینه ی انتقال گرما ! یک پله نزدیکتر به کامپیوترهای کوانتومی!

4

انتقال گرما یکی از مهم ترین پدیده های فیزیکی است که در زندگی روزمره ی ما نقش مهمی ایفا می کند. حالا دانشمندان به موفقیتی انقلابی در این زمینه دست یافته اند. با دیپ لوک همراه باشید…

دانشمندان دانشگاه آلتو فنلاند، تحولی در زمینه ی انتقال گرما در فیزیک ایجاد کرده اند. آنها موفق شده اند گرما را حداکثر ۱۰ هزار برابر موثرتر از قبل انتقال دهند. این موفقیت می تواند به طور شگرفی باعث توسعه ی کامپیوترهای کوانتومی شود. این کشف بسیار مهم، دیروز در یکی از معتبرترین ژورنال های فیزیک دنیا، یعنی نیچر فیزیکس، منتشر شد.

انتقال یا هدایت گرما، یکی از پدیده های فیزیکی بنیادی است که در موارد زیادی از جمله صنایع نساجی، خانه سازی و ماشین سازی و از همه مهم تر صنایع الکترونیکی، نقش بسیار مهمی را بازی می کند. بنابراین پیشرفت هایی که در زمینه ی انتقال گرما اتفاق می افتد، قطعا تاثیر بسیار بزرگی بر زندگی روزمره ی ما می گذارد. در واقع در این پژوهش، ما با یکی از همین پیشرفت های خیره کننده روبرو هستیم که انتقال گرمای محدودشده ی کوانتومی را متحول کرده و موثرترین حد ممکن انتقال گرما از نقطه ی A به نقطه ی B را امکان پذیر کرده است. این یک خبر بسیار عالی به ویژه برای توسعه ی کامپیوترهای کوانتومی است.

تکنولوژی های کوانتومی، یکی از زمینه های تحقیقاتی بسیار جالب و البته فعال هستند. یکی از جذاب ترین این تکنولوژی ها، کامپیوتر کوانتومی است؛ دستگاه هایی که در آینده، به کمک آن ها قادر خواهیم بود پیچیده ترین مسائلی که در کامپیوترهای نرمال امروزی ،قابل حل نیست را حل کنیم. اما انتقال گرما چه کمکی به این تکنولوژی مهم می کند؟ واضح است! انتقال گرما می تواند این کامپیوترها را خنک کند! مشکلی که تقریباً همه ی سازندگان دستگاه های الکترونیکی با آن، دست به گریبان هستند. مثلاً برای خنک کردن لپ تاپ ها از خمیرهای سیلیکونی استفاده می شود و البته این خمیرها هر چند سال یکبار، کارآیی خود را از دست می دهند و شما مجبورید آن ها را تعویض کنید. حتی در اسمارت فونها، این مسئله حادتر هم می شود (به دلیل کوچکتر شدن اندازه ی دستگاه)، چیزی که بر رقابت کمپانی های سازنده افزوده است. به همین دلیل، شرکتی مانند مایکروسافت در نسل جدید گوشی های لومیای خود (Lumia 950XL) از لوله های خنک کننده ی مایع استفاده کرده در حالیکه سونی در اکسپریای Z5 خود از خمیر حرارتی بهره برده است.

این گرم شدن دستگاه های الکترونیکی، یک دلیل دارد: پردازنده! در واقع زمانیکه پردازنده در حال پردازش اطلاعات است، گرمای زیادی تولید می کند که باعث داغ شدن دستگاه شده و کارآیی آن را بشدت پایین می آورد. حالا تصور کنید کامپیوتر کوانتومی با پردازنده ای که قادر است سخت ترین مسائل را حل کند، چقدر گرما تولید خواهد کرد! پس برای سرد کردن آن به روشی بسیار موثرتر از لپ تاپ یا اسمارت فون ها نیازمندیم. این پژوهش جدید، یکی از همین روش های موثر است! روشی که گرما را از پردازنده ی های کامپیوترهای کوانتومی، دور می کند.

گروه تحقیقاتی در آزمایشگاه QCD فنلاند موفق شدند گرما را در مسافتی فراتر از یک متر انتقال دهند. اگر چه یک متر، خیلی زیاد به نظر نمی رسد، اما قطعا از رکورد قبلی خود که به اندازه ی ضخامت یک تار موی انسان بود؛ بسیار بزرگتر است! البته این فاصله برای کامیپوترهای کوانتومی هم بسیار بزرگ است، چرا که هیچ کس نمی خواهد پردازنده ی یک کامپیوتر کوانتومی را بزرگتر از یک متر بسازد!

ایده ی اصلی دانشمندان، این بود که از فوتون ها برای انتقال گرما استفاده کنند. در واقع قبلاً دانشمندان از الکترون ها برای انتقال گرما استفاده کرده اند. ما میدانیم که فوتون ها می توانند گرما را در طول فواصل طولانی انتقال دهند. در حقیقت این فوتون ها هستند که گرمای خورشید را به زمین می آورند! دانشمندان در این پژوهش برای انتقال گرما از یک خط انتقال بدون مقاومت الکتریکی برای انتقال فوتون ها استفاده کردند. این خط ابررسانایی در یک چیپ سیلیکونی با اندازه ی یک سانتی متر مربع ساخته شد و مقاومت های کوچک، در دو انتهای خط انتقال قرار داده شدند. نتیجه ی این پژوهش با اندازه گیری تغییرات القا شده در دماهای این مقاومت ها، بدست آمد.

دانلود مقاله ی اصلی به صورت PDF

زاده ی اردیبهشت ۶۹ و دانشجوی دکترای شیمی کوانتوم محاسباتی در دانشگاه شهید بهشتی است.او علاقمند به دنیای کوانتوم، تکنولوژی، فوتبال و موسیقی (رپ/راک) بوده و علاوه بر سردبیری دیپ لوک، به طراحی وب و نویسندگی در گجت نیوز، بیگ تم و ماهنامه GB جی اس ام مشغول است.

گفتگو۴ دیدگاه

  1. سلام . سوالی داشتم ؟ ایا شما این مطالبی را که راجع به کوانتوم میگذارید خودتان مفهمید . یا فقط ترجمه هست .در کل این دنیای کوانتوم من را یاد لباس نامرئی پادشاه می اندازه و خوانندگانی “بینندگانی ” که برای این لباس نامرئی دست میزنند و به به میکنند و من میخواهم مثل اون کودک ساده به شما بگم همه اش چرته . مطالب سرتاسر متناقض و ضد هم …….که فقط در آزمایشگاهها ی ناکجا اباد صورت میگیرد . کجا هست کامپیوتر کوانتومی ؟
    چند سال هست که ادعای ساخت ان رادارند . هنوز که هنوز هست از ساخت یک باطری موبایل ساده و کار امد بر نمی ایند …………..

    • ناهید سادات ریاحی

      دوست خوبم متاسفم که تا این حد سطحی انگارانه به کوانتوم نگاه می کنید. قرن بیست و یک بدون هیچ شکی و قطعا به لطف فیزیک کوانتوم، عصر تکنولوژی و ارتباط شد، چرا که در ساده ترین حالت، اگر کوانتومی نبود، هیچ گاه ترانزیستوری هم درکار نبود، بماند سیل بیشمار دیگر کاربردهای کوانتوم که هر روز داریم ازشون استفاده می کنیم و تبدیل به واجبات زندگی روزمره مون شدن. اگه قرار بود تمام پژوهشگران مثل شما فکر کنند، هنوز باید مثل انسان های نخستین توی غار زندگی می کردیم. دانشمندان زیادی دارن ساعات ها وقت و فکر ارزشمندشون رو صرف می کنند تا قطعات پازل کامپیوتر کوانتومی کامل بشه، پس مطمئن باشید کامپیوتر کوانتومی در آینده ی دور یا نزدیک ساخته میشه. به جای لعنت فرستادن بر تاریکی، لطفا شمعی روشن کنید…

  2. با سلام – از مطالب جالب که عنوان می کنید بسیار متشکر- اگر ممکنه لطفا مقاله بیشتری در مورد کوانتوم و شیمی محاسباتی قرار دهید. با تشکر

    • ناهید سادات ریاحی

      خواهش میکنم دوست عزیز. ایشالا سعی میکنیم مقالات اختصاصی تری منتشر کنیم

ارسال نظر


*