Wissenschaftler entwickeln einen Kaltkühlschrank von Rekord, der das vollständige Potenzial von Quantencomputern ausschaltet

Seine Entwickler sagen, der Kühlschrank kann dazu beitragen, den Weg für eine zuverlässigere Quantenberechnung zu ebnen.

Forscher haben erfolgreich einen Rekordkühlkühlschrank entwickelt, der dazu beitragen könnte, dass Quantencomputer besser funktionieren.

Qubits, die grundlegenden Einheiten von Quantencomputern, müssen bei Temperaturen in der Nähe des absoluten Nulls gehalten werden, um ohne Fehler zu funktionieren.

Eine neue Kühltechnologie, die von Forschern der Technologie der Chalmers University of Technology in Schweden und der University of Maryland in den USA entwickelt wurde, können uns dem vollständigen Potenzial von Quantum Computing näher bringen.

Die heute verwendeten Kühlsysteme, die als Verdünnungskühlschränke bezeichnet werden, bringen die Qubits laut der Chalmers University of Technology auf etwa 50 Millikelvins über absolutem Null.

In einem Experiment brachte ein neuer Quantenkühlschrank die Qubits auf 22 Millikelvins, ein Faktor 10.000 -mal kälter als die Raumtemperatur, so das Forschungsteam.

Je näher an absolutem Null- oder Null -Kelvin, was minus 273,15 Grad Celsius entspricht, desto zuverlässigere Quantenberechnung kann es sein.

Es wird aber auch schwieriger, absolut Null zu erreichen, wenn die Temperatur niedriger wird.

Kühlschrank ist „voll autonom“

„Wenn Sie an die Temperatur denken, handelt es sich nur um wesentliche Schwingungen. Und Sie können sich ein Objekt vorstellen, das viel in einen Zustand vibriert, in dem es immer weniger vibriert, bis es so bleibt, wie es nach den Gesetzen der Quantenmechanik sein kann. The European Circle als nächstes.

Das Team gelang es, diese Vibrationen 10.000 -mal kleiner zu machen, was für die jeweiligen Formen ein „Rekordtief“ war.

Im Gegensatz zu Verdünnungskühlsystemen, die eine konstante externe Steuerung erfordern, arbeitet dieser Quantenkühlschrank, sobald er eingerichtet ist, selbst.

Der Kühlschrank verwendet drei Qubits und arbeitet auf einem System, in dem warme und kalte Umgebungen auf eine bestimmte Weise interagieren, um Wärme aus einem Ziel -Qubit zu entfernen, dem Teil des Quantencomputers, der abgekühlt werden muss.

„Energie aus der thermischen Umgebung, die durch einen der beiden Qubits des Quantenkühlschranks geleitet wird, pumpt Wärme aus dem Ziel -Qubit in den zweiten Qubit des Quantenkühlschranks, der kalt ist“, sagte Nicole Yunger Halpern, eine Assistenzprofessorin für Physik an der Universität von Maryland, in einer Erklärung.

„Dieses kalte Qubit wird in eine kalte Umgebung thermiert, in die letztendlich die Hitze des Ziel -Qubits abgeladen wird“.

Gasparinetti fügte hinzu: „Der Kühlschrank ist vollständig autonom, was bedeutet, dass es im Wesentlichen nur die Kopplung an eine heiße und kalte Quelle erfordert. Dies ist im Gegensatz zu anderen Techniken, die beispielsweise genau zeitgesteuerte Impulse oder andere Kontrollformen erfordern würden.“

„Also schalte Sie es im Wesentlichen ein und die Qubits werden kalt, und dann können Sie es ausschalten und Ihre Berechnung starten“, sagte er.

Thermodynamik von Theorie zur Praxis bringen

Quantenthermodynamik, die die Quantenphysik und Thermodynamik kombiniert, ist ein Feld, das laut Forschern bisher weitgehend theoretisch war.

„In den letzten 50 Jahren haben wir viele Komponenten miniaturisiert, insbesondere, aber nicht alle elektrischen Komponenten“, sagte Gasparinetti.

„Wir hatten wirklich den Wunsch, eine Quantenmaschine, eine thermische Maschine, die nützlich war“, fügte er hinzu.

Forscher sagen, dieser Kühlschrank hilft Qubits, mit weitaus weniger Fehlern und längerer Zeiträume in Quantencomputern zu arbeiten.

Das Team gelang es, die Fehlerrate des Quantum Computing von der Fehlerrate von 0,02 auf 0,01 um 20-fach zu senken.

Dies mag klein erscheinen, aber die Forscher sagen, es sei wichtig, Fehler zu minimieren, um zuverlässige Berechnungen im Quantencomputer sicherzustellen.

Es muss mehr Arbeit geleistet werden

Quantencomputer haben das Potenzial, grundlegende Technologien in verschiedenen Sektoren der Gesellschaft mit Anwendungen in Medizin, Energie, Verschlüsselung, KI und Logistik zu revolutionieren.

Forscher sagen jedoch, dass mehr Arbeit geleistet werden muss, damit Quantencomputer Probleme lösen können.

„Diese Maschinen müssen in vielen Dingen besser werden, bevor sie nützlich sind. Und wir müssen auch besser darin bestehen, Wege zu finden, um diese Ressourcen zu verwenden. Wir haben immer noch nicht vollständig verstanden, wie man Quantenressourcen nutzt, um nützliche Berechnungen zu erstellen und nützliche Probleme zu lösen“, sagte Gasparinetti.

Gasparinetti sagt auch, dass es ein weit verbreitetes Missverständnis gibt, dass Quantencomputer klassische Computer wie unsere Laptops ersetzen.

Es handelt sich um eine Technologie, die stattdessen die klassischen Computer erhöht, um sehr spezifische Probleme zu lösen, wie z.

„Experimente wie die, die wir tatsächlich gezeigt haben, dass Sie mehr Funktionen sehr nahe an den Quantenkomponenten haben können, was ich für einen Trend ist, von dem wir in Zukunft mehr sehen werden“, sagte Gasparinetti.

Die Forscher hoffen, dass mehr quanten autonome Maschinen entwickelt werden können.

„Die nächste Frage ist, welche anderen Probleme autonom gelöst werden können?“

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