Квантовые компьютеры требуют экстремального охлаждения для выполнения надёжных вычислений. Одна из проблем, препятствующих широкому распространению квантовых компьютеров — сложность замораживания кубитов до температуры, близкой к абсолютному нулю.
Теперь исследователи из Технологического университета Чалмерса (Швеция) и Университета Мэриленда (США) разработали новый тип холодильника, который может автономно охлаждать сверхпроводящие кубиты до рекордно низких температур, что открывает путь к более надёжным квантовым вычислениям.
Квантовый компьютер работает не с битами, а с кубитами, которые способны находиться во множестве состояний одновременно. Это явление называется суперпозицией и является одной из причин, по которой квантовый компьютер может выполнять параллельные вычисления, что даёт ему огромный вычислительный потенциал. Однако время, которое квантовый компьютер может работать над вычислениями, всё ещё существенно ограничено, поскольку он тратит много времени на исправление ошибок.
«Кубиты, строительные блоки квантового компьютера, очень чувствительны к окружающей среде. Даже очень слабые электромагнитные помехи, проникающие в компьютер, могут произвольно менять значение кубита, вызывая ошибки и препятствуя квантовым вычислениям», — говорит Аамир Али, специалист по квантовым технологиям из Технологического университета Чалмерса.
Экстремальный холод переводит кубиты в их состояние с самой низкой энергией, основное состояние, эквивалентное значению 0, что является необходимым условием для начала вычислений.
Используемые сегодня системы охлаждения, так называемые рефрижераторы растворения, доводят кубиты примерно до 50 милликельвинов выше абсолютного нуля. Чем ближе система к абсолютному нулю, тем сложнее дальнейшее охлаждение. На самом деле, согласно законам термодинамики, ни один конечный процесс не может охладить любую систему до абсолютного нуля.
Теперь исследователи из Технологического университета Чалмерса и Университета Мэриленда создали новый тип квантового холодильника, который может дополнить рефрижератор растворения и автономно охлаждать сверхпроводящие кубиты до рекордно низких температур.
«Квантовый холодильник основан на сверхпроводящих цепях и питается теплом из окружающей среды. Он может охладить целевой кубит до 22 милликельвинов без внешнего управления. Это открывает путь к более надёжным и безошибочным квантовым вычислениям, требующим меньшей аппаратной перегрузки», — говорит Аамир Али.
Источник: habr.com
