IBM a construit „frigidere cuantice” aproape de zero absolut. Sunt de aproape 200 de ori mai reci decât spațiul profund

IBM a prezentat un nou sistem criogenic modular capabil să răcească procesoare cuantice până la aproximativ 10 milikelvini, adică -273,14 grade Celsius. Temperatura este extrem de apropiată de zero absolut și de aproape 200 de ori mai scăzută decât cea din spațiul profund. Noile „frigidere cuantice” ar putea elimina unul dintre marile obstacole din calea computerelor cuantice cu adevărat stabile, potrivit Live Science.

IBM vrea să folosească arhitectura pentru a conecta sute de cipuri cuantice. Miza este construirea unor sisteme capabile să corecteze erorile în timp real și să execute operațiuni complexe fără ca rezultatele să fie distruse de zgomotul specific actualelor computere cuantice. Compania are un termen ambițios: 2029.

De ce computerele cuantice au nevoie de temperaturi atât de scăzute

Qubiții supraconductori utilizați de IBM sunt extrem de sensibili. Căldura, radiațiile electromagnetice și alte forme de interferență le pot modifica rapid starea și pot introduce erori în calcule. Pentru a funcționa corespunzător, cipurile trebuie răcite la temperaturi sub aproximativ 15 milikelvini.

Este una dintre problemele majore care încetinesc dezvoltarea computerelor cuantice funcționale. Sistemele actuale pot efectua deja operațiuni impresionante, însă qubiții sunt încă instabili. Cu cât un calculator devine mai mare și mai complex, cu atât controlarea erorilor devine mai dificilă.

Vezi și:

După câte ore de la ultimul pahar te poți urca la volan. Cât timp rămâne alcoolul în sânge și în aerul expirat

Noile module IBM au aproximativ 2,4 metri înălțime și tot aproximativ 2,4 metri lățime. Din exterior seamănă într-o oarecare măsură cu niște frigidere industriale uriașe. În interior, însă, se află un sistem mult mai sofisticat.

Pentru răcire sunt folosite compresoare criogenice cu heliu și frigidere de diluție. Echipamentele sunt protejate prin incinte vidate, ecrane termice cu mai multe straturi și sisteme împotriva interferențelor electromagnetice. Numai coborârea temperaturii modulelor până în jurul valorii de 4 kelvini durează peste patru zile. Urmează apoi răcirea finală până sub pragul de 15 milikelvini.

IBM vrea să conecteze mai multe „frigidere” într-un singur computer

Inovația importantă nu este doar temperatura obținută. IBM a demonstrat pentru prima dată că două astfel de module criogenice separate pot fi conectate și răcite simultan în cadrul aceluiași sistem.

Vezi și:

Sirop de arțar și ochelari de soare într-un computer cuantic? Explicația care face fizica să pară mai puțin complicată

Un nou test pune computerele cuantice la încercare. Cele mai puternice sisteme sunt încă departe de problemele reale

Asta poate rezolva o problemă importantă de scalare. Inginerii nu pot construi pur și simplu un frigider gigantic și să introducă în el mii de cipuri. Un asemenea sistem ar fi dificil de întreținut. Orice reparație sau upgrade ar putea presupune deschiderea instalației și întreruperea condițiilor criogenice.

Soluția IBM este modulară. Fiecare unitate poate găzdui un anumit număr de procesoare, iar mai multe unități pot fi conectate. Legătura se face prin cabluri supraconductoare denumite „L-couplers”, care pot avea aproximativ un metru.

Prin acestea, compania vrea să permită operațiuni cuantice între qubiți aflați pe procesoare diferite. Este un pas important într-o industrie în care și rivalii investesc masiv. Microsoft, de exemplu, a prezentat recent un nou cip cuantic, în timp ce Google dezvoltă algoritmi capabili să atace probleme inaccesibile computerelor clasice.

Ținta pentru 2029 este un computer cuantic uriaș

IBM intenționează să înceapă implementarea noii arhitecturi modulare în 2027. Primele sisteme ar urma să folosească două sau trei module și să suporte aproximativ 1.000 de qubiți.

Planul devine mult mai ambițios în 2029. Atunci este programată apariția computerului cuantic Starling. IBM estimează că acesta va utiliza aproximativ 10.000 de qubiți fizici, organizați pentru a crea 200 de qubiți logici mai stabili. Sistemul ar trebui să poată executa până la 100 de milioane de operațiuni cuantice într-o singură sesiune.

Un computer cuantic tolerant la erori ar putea permite cercetări imposibile astăzi în chimie, fizică, medicină sau știința materialelor. România încearcă, la rândul său, să intre în această cursă. La Iași este pregătită instalarea unei infrastructuri cuantice dezvoltate împreună cu IBM.

Deocamdată, IBM a demonstrat conectarea și răcirea celor două module, nu și rularea unor calcule cuantice complexe între ele. Următorul test important va fi tocmai folosirea procesoarelor din module separate ca părți ale aceluiași sistem. Dacă tehnologia funcționează la scară mare, aceste „frigidere” aproape imposibil de reci ar putea deveni infrastructura pe care va fi construită următoarea generație de supercomputere cuantice.

Se schimbă stimulentul de 1.000 de lei pentru copiii cu dizabilități din București. Cine va primi mai puțin din 2027