Физики предложили схему квантового теплового транзистора

Французские физики разработали схему квантового теплового "транзистора" – устройства, способного управлять потоком тепла также, как обычный транзистор управляет электрическим током в цепи. Соответствующая статья опубликована в Physical Review Letters.
Стократный биполярный транзистор, доминирующий в современной электронике, состоит из трех основных компонентов – истока, по которому в транзистор подают ток, стока, по которому он его покидает, и затвора, который в одном положении блокирует движение электронов от истока к стоку, а в другом, напротив, не мешает ему. Первое положение затвора соответствует нулю, второе – единице.
Авторы новой работы решили создать свой квантовый тепловой транзистор по сходной схеме. Он состоит из трех элементов, каждый из которых может находиться в двух состояниях. Элементной базой этих трех компонентов в принципе могут быть любые три частицы, имеющие спин (упрощенно говоря, вращающиеся). Если спин ориентирован в одном направлении – это соответствует нулю, если в противоположном – единице. В схеме французских ученых одна из трех подсистем-частиц имеет спин, спаренный с двумя другими частицами. Те, в свою очередь, связаны с первой, но не друг с другом (примерный аналог истока и стока в электронном транзисторе).

Чтобы контролировать поток тепла через транзистор, исследователи планируют менять спин первой частицы, которая в этой схеме является отдалённым аналогом затвора. При смене ее спина она, контролируя поток тепла, идущий через две другие частицы, может остановить  его протекание через систему, также как затвор биполярного транзистора может блокировать поток электронов в обычной электронике.
Авторы работы полагают, что их схема, которую они вскоре намерены проверить экспериментально, может быть использована для создания тепловых модуляторов и усилителей в большом количестве наносистем. Проще всего такие устройства можно будет реализовать в виде квантовых точек, интегрированных в наноструктуры.