芬兰阿尔托大学研究团队成功研制出全球首个基于超导电路的循环式量子热机。相关论文于2026年7月13日发布在《自然·通讯》杂志上。
该设备由跨模态量子比特（transmon qubit）、共振器和量子冷冻机三部分组成，运行在接近绝对零度的低温环境中。研究团队在超导电路中构建了奥托循环——即汽车发动机所采用的热力学循环过程。通过将跨模态量子比特连接至量子电路冷冻机，研究人员在量子尺度上精确控制热量流动，并成功将热量转化为可测量的正功。
论文第一作者图奥马斯·乌斯纳基表示：“这是首次在超导电路中实验展示循环式量子热机。”与传统热机依赖独立的冷热源不同，这台量子热机借助一台量子冷冻机同时提供加热与制冷，使系统更加紧凑灵活。
研究团队的长期目标是开发完全自主运行的量子热机，使其能够在无需将微波信号从毫开尔文超低温环境传输到室温设备的情况下，完成量子比特读取等操作。
芬兰国家量子技术战略提出，到2035年建成拥有1000个逻辑量子比特的量子计算机。据研究团队估算，这可能需要数十万个物理量子比特。若采用现有技术，需要铺设数百万根微波电缆，每根电缆造价高达数千欧元（约合人民币数万元） ，且电缆本身会引入噪声干扰。而自主运行的量子热机有望大幅削减线缆需求，从而降低高量子比特数量子计算机的成本与系统复杂度。
