В основата на разработката лежи ‘шумовият” принцип за пренос на енергия срещу температурния градиент — от по-студен обект към по-топъл. Работното тяло тук не се състои от подредени цикли, а от хаотични колебания. За реализиране на тази идея учените създадоха изкуствена молекула от два свръхпроводящи кубита — миниатюрни квантови обекти, които могат да се настройват и контролират точно. Кубитите бяха свързани помежду си и свързани с два микровълнови вълновода, изпълняващи ролята на гореща и студена топлинна баня, тоест резервоари, между които се извършва обмен на енергия.

Ключов елемент на схемата стана трета управляваща линия, свързана с единия кубит. По нея се подава специално формиран шумов сигнал, предизвикващ дефазировка — загуба на квантова когерентност в системата. Обикновено този процес се счита за нежелан, но в този случай точно контролираното дефазиране играе ролята на ‘двигател”, който кара енергията да тече от студения резервоар към горещия. За регистриране на толкова слаби ефекти изследователите разработиха високо чувствителна измервателна система, позволяваща фиксиране на топлинните потоци по спектъра на микровълновото излъчване на ниво аттоват — милиардни части от милиардна част от вата.

Експериментът показа, че устройството може да работи в три различни режима в зависимост от съотношението на ефективните температури на резервоарите. В един режим системата действа като квантов топлинен двигател, преобразуващ температурната разлика в насочен поток енергия.

В друг режим — като хладилник, който пренася топлина от студена зона към по-топла, въпреки естествения ход на топлопреминаването.

В трети режим схемата работи като ‘топлинен ускорител”, усилвайки естествения поток на енергия между резервоарите.

Най-значимият резултат е именно хладилният режим, в който беше демонстрирано устойчиво охлаждане на микровълновите модове чрез шумово накачване.

В бъдеще учените планират да свързват такива квантови хладилници не само към вълноводи, но и към реални елементи с крайна топлоемкост — например микроскопични резистори или други компоненти на свръхпроводящи схеми. В този случай отборът на енергия трябва да доведе до измеримо понижение на тяхната физическа температура, което ще приближи шумовите квантови хладилници към практическо приложение в квантовата електроника и изчислителните системи.