Современная наука стоит на пороге грандиозных открытий благодаря развитию квантовых компьютеров, способных совершить настоящий переворот в медицине, энергетике, криптографии, развитии искусственного интеллекта и оптимизации логистических процессов. В отличие от традиционных компьютеров, оперирующих битами со значениями 0 или 1, квантовые системы используют кубиты, способные одновременно находиться в обоих состояниях.
Удивительное свойство квантовой суперпозиции позволяет осуществлять вычисления на невероятных скоростях, многократно превосходящих возможности классических компьютеров. При этом важнейшей задачей остается обеспечение точности вычислений и минимизация ошибок.
По словам ведущего исследователя Аамира Али, уникальность кубитов заключается в их исключительной чувствительности к внешним воздействиям. Малейшие электромагнитные колебания способны нарушить их состояние, что требует создания особых условий для стабильной работы квантовых систем.
Для эффективного функционирования квантовых компьютеров необходимо достижение температур, максимально приближенных к абсолютному нулю (−273,15°C). Разработка систем охлаждения такой мощности представляет собой сложнейшую технологическую задачу, решение которой открывает путь к широкому практическому применению квантовых вычислений.
Современные системы охлаждения, основанные на методе разведения, способны достигать температуры около 50 милликельвинов (−273,1°C). Каждый шаг к абсолютному нулю требует все более сложных технических решений.
Международная группа ученых из Швеции и США совершила настоящий прорыв, создав революционный автономный холодильник для сверхпроводящих кубитов. Результаты этого выдающегося исследования были представлены научному сообществу в престижном журнале Nature Physics.
Инновационная система способна автономно охлаждать целевой кубит до рекордных 22 милликельвинов. В основе разработки лежит принцип взаимодействия трех кубитов: целевого и двух охлаждающих. Особенностью конструкции является создание специальной тепловой ванны, обеспечивающей энергией один из сверхпроводящих кубитов.
Профессор Николь Юнжер Халперн из Университета Мэриленда поясняет принцип работы устройства: тепловая энергия последовательно передается между кубитами, обеспечивая эффективный отвод тепла от целевого элемента через промежуточные звенья системы охлаждения.
Уникальность разработки заключается в ее полной автономности – после запуска система не требует внешнего управления, используя естественную разницу температур между тепловыми зонами как источник энергии.
Новая технология позволила достичь впечатляющих результатов: вероятность нахождения кубита в основном состоянии перед началом вычислений достигла 99,97%, что существенно превосходит показатели предыдущих методов (99,8-99,92%). Такое улучшение обеспечивает значительный рост производительности и надежности квантовых вычислений, открывая новые горизонты в развитии квантовых технологий.
Источник: naked-science.ru