آی‌بی‌ام برای خنک کردن رایانه‌های کوانتومی یخچال سردتر از فضا می‌سازد

محاسبات کوانتومی به دماهای بسیار سرد نیاز دارد. برای این منظور، IBM یک «ابر یخچال» بزرگ با نام رمز پروژه Goldeneye  برای خنک کردن رایانه‌های کوانتومی ساخته و به نمایش گذاشته است که می تواند هوا را از فضا سردترکند.

به گزارش تک ناک، رایانه های کوانتومی سرعت و قدرت باورنکردنی خود را با ورود به قلمرو ترسناک فیزیک کوانتومی به دست می آورند. ویژگی هایی مانند برهم نهی، که در آن ذرات می توانند در دو حالت به طور همزمان وجود داشته باشند، می توانند پردازش مقادیر زیادی داده به طور همزمان را امکان پذیر کنند و درهم تنیدگی می تواند به طور موثر اطلاعات را از راه دور منتقل کند.

مشکل این است که این حالت ها به تداخل محیط از جمله گرما بسیار حساس هستند. به این ترتیب، آزمایش‌های کوانتومی و رایانه‌ها معمولاً باید در دماهای برودتی به اندازه کسری از درجه بالاتراز صفر مطلق اجرا و نگهداری شوند، جایی که اتم‌ها تقریباً هیچ انرژی ندارند.

خنک کردن رایانه‌های کوانتومی و سرد نگه داشتن تجهیزات کار ساده ای نیست، به همین دلیل است که IBM اکنون یک مفهوم اثباتی برای یک خنک کردن رایانه‌های کوانتومی ابداع کرده  است. Goldeneye همان یخچالی است که به عنوان یخچال رقیق شناخته می شود که از مخلوط هلیوم-3 و هلیوم-4 برای خنک کردن محتویات آنها تا محدوده میلی کلوین (mK) یا هزارم درجه بالای صفر مطلق استفاده می کند.

اما Goldeneye برای رفع چند پیچ خوردگی در یخچال های رقیق کننده موجود طراحی شده است. برای شروع، حجم آزمایشی 1.7 متر مکعب (60 فوت مکعب) است که دو تا سه برابر بزرگتر از موارد قبلی است. این یخچال ماژولار است و دارای طراحی تاشو است که به محفظه خلاء بیرونی اجازه می دهد تا به طرفین باز شود تا دانشمندان بتوانند به راحتی به سخت افزار داخلی دسترسی داشته باشند.

می توان آن را با واحدهای یخچال مختلف نصب کرد که در دماهای مختلف خنک می شوند و وزن 6.7 تنی آن کمک می کند تا لرزش هایی را که می توانند با تجهیزات کوانتومی تداخل ایجاد کنند، کاهش دهد. نکته مهم این است که تنها یک دهم فضای یخچال های رقیق کننده موجود با قدرت معادل را اشغال می کند. همه این ساده‌سازی به این معنی است که می‌توان آن را توسط تیم‌های بسیار کوچک‌تری از دانشمندان نیز اداره کرد.

در آزمایشات، Goldeneye توانست تا تنها 25 mK خنک شود، که 1000 برابر سردتر از میانگین دمای فضا است. هنگامی که تیم IBM یک تراشه کوانتومی را درون آن قرار داد و آن را خنک کرد، توانستند زمان انسجام – مدت زمانی که کیوبیت ها اطلاعات خود را حفظ می کنند – در حدود 450 میکروثانیه به دست آورند. ممکن است زیاد به نظر نرسد، اما با یخچال های رقیق کننده موجود برابری می کند.

همانطور که خروجی Goldeneye امیدوارکننده است، IBM می گوید که احتمالاً به شکل فعلی برای خنک کردن رایانه‌های کوانتومی استفاده نخواهد شد. اما مفاهیم آزمایش شده برای اطلاع رسانی نسل های بعدی سیستم های خنک کننده استفاده خواهد شد.