Zvuči nelogično, ali radi: Naučnici pronašli najčudniji način da hlade kvantne računare

Jedan od najvećih problema kvantnih računara je toplota. Čak i minimalna vibracija ili energetski poremećaj može da uništi informacije koje kvantni bitovi, takozvani kubiti, pokušavaju da obrade. Sada su istraživači sa Chalmers University of Technology pronašli način da taj problem ublaže na potpuno neočekivan način, koristeći kontrolisani šum.

U radu objavljenom u časopisu Nature Communications, tim sa Čalmersa predstavio je takozvani minimalni kvantni frižider. Umesto da pokušava da eliminiše smetnje, sistem koristi precizno podešen mikrotalasni šum kako bi usmeravao tok toplote unutar superprovodničkog kola.

Preporučujemo

U središtu eksperimenta nalazi se veštački molekul, napravljen ne od atoma, već od elektronskih kola. On razmenjuje energiju kroz dva mikrotalasna kanala koji se ponašaju kao topli i hladni rezervoar. Kada se kroz treći kanal ubaci pažljivo oblikovan šum, on pokreće i kontroliše protok toplote između ta dva rezervoara, praktično delujući kao prekidač za hlađenje.

Simon Sundelin, doktorand i glavni autor studije, objašnjava da se radi o kontrolisanom rasipanju energije. Oblikovanjem spektra šuma, tim je uspeo da meri i upravlja toplotnim tokovima reda veličine atovata, što je gotovo nezamislivo mala količina energije. Za poređenje, takva energija ne bi mogla da zagreje ni kap vode za jedan stepen Celzijusa tokom čitavog postojanja svemira.

Ideja se oslanja na teorijski koncept poznat kao Braunovo hlađenje, prema kome nasumično kretanje, pod pravim uslovima, može da proizvede usmeren efekat hlađenja. Prema rečima Simonea Gasparinetija, jednog od autora, ovo je do sada najkonkretnija praktična potvrda te ideje.

Ovo je posebno važno za kvantne procesore zasnovane na superprovodničkim kolima, kakve razvijaju kompanije poput IBM i Google. Takvi sistemi moraju da rade na temperaturama blizu apsolutne nule, oko minus 273 stepena Celzijusa. I pored toga, toplota ostaje jedan od najvećih neprijatelja stabilnog rada.

Zanimljivo je da ovaj kvantni frižider ne mora da služi samo za hlađenje. U zavisnosti od podešavanja, može da funkcioniše i kao toplotna mašina ili pojačavač signala. To otvara mogućnost da se u budućnosti kvantni čipovi lokalno sami brinu o disipaciji energije, umesto da se oslanjaju isključivo na masivne spoljne sisteme za hlađenje.

Ovo otkriće neće odmah rešiti sve probleme kvantnog računarstva, ali menja način razmišljanja. Umesto da se šum posmatra isključivo kao neprijatelj, istraživači sada pokazuju da, ako se pravilno kontroliše, haos može postati alat.

(Telegraf.rs)