风扇的轰鸣和发烫的外壳，不管使用台式机还是笔记本，这些都是最不好的体验。从普通的家用电子设备，到资本密集的大数据中心，发热都是需要重点解决的问题，除了产生噪音和热量等，发热本身就代表能量的流失，造成巨大浪费。如果能有效控制热流的设备，把热量高效定向传导出来，并转化为其他形式的能量，这将颠覆电子行业的设计方式。

近日，法国普瓦提埃大学和国家科学研究院（CNRS）研究人员设计出一种能像电子晶体管控制电流那样控制热流的量子热晶体管，能从发电站及其他能源系统收集并循环利用余热。目前虽有传输和引导余热的方法，但无法对热流进行有效控制，量子热晶体管做到了这一点。这种新型量子热晶体管本身就可以成为一种电子元件，既能导热又能传输信息。

据物理学家组织网5月31日报道，虽然这不是第一个热晶体管，但是第一个由量子物体制造的热晶体管，而其他热晶体管多是用宏观材料如固体或相变材料制造。这种量子热晶体管由3个二态系统组成，可以通过自旋运作，有上下两种状态，每个自旋系统都能控制热流向其他两个流动。

研究人员在最近发表于《物理评论快报》上的论文中指出，热晶体管是一个量子系统，由3个相互作用的子系统构成，每个子系统与热储层耦合。这种热晶体管就像电子三极管，在基极加热流时，集热极、发射极能控制热流的收集和发出。

研究人员从理论上证明了晶体管可以在两个状态之间转换自旋，产生晶体管效应，从而对热流进行调制、放大和控制。将来这种晶体管可用在多种量子纳米设备中控制热流。

普瓦提埃大学研究人员卡尔·尤莱恩说：“人们可以用电子二极管、晶体管和放大器来管理电流，希望用同样方式来管理热流。我们想制造一种逻辑热线路，就像人们设计的逻辑电路那样，以这种方式来引导、放大、开关或调制余热。”他表示，他们今后的计划是将设备最优化，并寻找合作伙伴进行量子水平的实验。

文章链接：

Karl Joulain,*, Jérémie Drevillon, Younès Ezzahri, and Jose Ordonez-Miranda, "Quantum Thermal Transistor," Phys. Rev. Lett. 116, 200601 – Published 20 May 2016

新闻链接：

Quantum thermal transistor can control heat currents

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