Forskare bygger världens första cykliska kvantvärmemotor — omvandlar värme nära absoluta nollpunkten till nyttigt arbete

Forskare vid Aalto-universitetet i Finland har byggt och testat världens första cykliska kvantvärmemotor i en supraledande krets — en nanotillverkad motor som upprepat kan omvandla värme, i en miljö nära absoluta nollpunkten, till nyttigt mekaniskt-liknande arbete. Resultaten publicerades i Nature Communications den 13 juli 2026, ledda av akademiprofessor Mikko Möttönen och förstaförfattaren, doktorand Tuomas Uusnäkki.

En bilmotor i miniatyr, fast av supraledande kretsar

Motorn byggs av tre komponenter: en transmon-qubit (den vanligaste typen av byggsten i dagens kvantdatorer), en resonator, och en så kallad kvantkrets-kylare som kan värma och kyla qubiten på kommando. Tillsammans bildar de en mikroskopisk version av en Otto-cykel — samma grundläggande termodynamiska process som driver de flesta bensinmotorer, fast här i en miljö kylare än yttre rymden. Genom att styra kylaren med tidsbestämda pulser medan de övervakade qubitens tillstånd kunde forskarna visa att värme som flödar genom qubiten upprepat genererar positivt arbete, cykel efter cykel — inte bara en enstaka omvandling.

"Vår kvantkrets-kylare kan ställas in för att både värma och kyla qubiten på kommando," säger Tuomas Uusnäkki.

Varför det spelar roll för framtidens kvantdatorer

Just nu kräver varje enskild qubit i en kvantdator en egen mikrovågskabel för styrning — och de kablarna kostar tusentals euro styck och introducerar brus som stör beräkningarna. Finlands nationella kvantstrategi siktar på 1 000 logiska qubits till 2035, vilket i praktiken skulle kräva hundratusentals fysiska qubits — och därmed miljontals mikrovågskablar med dagens teknik. "Att använda autonoma enheter istället skulle till stor del eliminera behovet av de kablarna," säger Möttönen. Idén är att en framtida, vidareutvecklad kvantvärmemotor skulle kunna driva och styra qubitar autonomt, inbyggd i kretsen själv, istället för att varje qubit kopplas till en extern kabel.

Vad är en värmemotor, i grunden?

En klassisk värmemotor — som den i en bil — omvandlar värmeskillnader till rörelse genom att låta en gas expandera när den värms och dras samman när den kyls, i en upprepad cykel som driver en kolv. Otto-cykeln, uppkallad efter uppfinnaren Nicolaus Otto, är just den cykeln: värm, expandera, kyl, komprimera, om och om igen. Det forskarna vid Aalto gjort är att bygga en motsvarighet i kvantvärlden, där "gasen" är en enda qubits kvanttillstånd snarare än miljarder gasmolekyler, och "värme" och "kyla" styrs med mikrovågspulser istället för förbränning. Att motorn är "cyklisk" är den springande punkten forskarna själva lyfter fram: den kan köra om och om igen, inte bara en enstaka gång — vilket är precis den egenskap en riktig motor måste ha för att vara praktiskt användbar.

Källor: Aalto-universitetet, ScienceDaily