新しいエレクトロニクス

VTTは、低温の電子部品や光電子部品で利用できる、マイクロエレクトロニクスと電流に基づく冷却技術を開発中であると発表した。

この技術は、冷却システムのサイズ、消費電力、価格を削減し、幅広い応用分野を持っています。代表的な例の 1 つは量子技術です。

多くの電子、フォトニック、および量子技術コンポーネントは、非常に低い温度でのみ動作するため、極低温を必要とします。 たとえば、超伝導回路で作られた量子コンピューターは絶対零度（-273.15℃）近くまで冷却する必要があります。 現在、そのような温度は、複雑で大型の希釈冷却器によって達成されています。

VTT の新しい電子方式は、既存のソリューションを置き換えて補完し、冷蔵庫のサイズを縮小できます。 したがって、量子コンピュータの大幅な小型化が可能となる。

現在の希釈冷凍機は、極低温液体の多段ポンピングに基づいています。 これらのクーラーは今日では商用技術になっていますが、依然として非常に高価で大型です。 冷却技術を複雑にしているのは、特に冷媒がヘリウム同位体の混合物である最も低温の段階です。 新しい電気冷却技術がこの部品を置き換える可能性があります。 これにより、システムがよりシンプルで、より小さく、より効率的で、よりコスト効率が高くなります。 たとえば、約1平方センチメートルのシリコンチップを冷却する自動車サイズのクーラーは、スーツケースサイズまで数桁縮小できる可能性がある。

クーラーの開発を主導するVTT研究教授のミカ・プルニラ氏は、「この純粋な電気による冷却方法は、量子コンピューティングから高感度の放射線検出器や宇宙技術に至るまで、極低温を必要とする多くの用途に活用できると考えている」と述べた。

VTT の研究者は、すでに冷却方法の機能性を実験的に確認しています。 この手法は現在、欧州委員会の競争の激しい EIC 移行プログラムで VTT に認可された SoCool プロジェクトで商用デモンストレーターとして改良されています。 VTT はまた、フィンランド技術産業 100 周年財団から資金提供を受けている CoRE-Cryo-プロジェクトにおける電子クーラーの非常に重要な基礎研究を継続します。

電気冷却を使用すると、シリコン チップ上または大規模な汎用冷蔵庫内のコンポーネントを直接冷却することができます。 さまざまな用途に適し、新たなビジネスチャンスを生み出すプラットフォーム技術です。 クーラーのアクティブ部分は、シリコン ウェーハ上でマイクロエレクトロニクス製造方法を使用して製造されているため、製造のコスト効率が非常に高くなります。

「冷凍システムをより使いやすく、小型で安価にすることで、新しい分野への極低温対応技術の応用を大幅に促進することができます。当社の電子冷却技術がこの開発において重要な役割を果たすことができると考えています」とプルニラ氏は述べた。

極低温学は、量子技術のおかげで関心が高まっている分野となっています。 量子技術の極端な要求に合わせて開発されたシステムは、さまざまなセンサー、宇宙技術、さらには古典的なコンピューティングでも使用できる可能性があります。 コンパクトで使いやすい冷却方式は、これらのテクノロジーの大規模な採用に貢献します。