Un nouveau type de réfrigérateur quantique autonome pourrait donner aux ordinateurs quantiques « une augmentation majeure des performances » et les rendre plus fiables, selon les scientifiques.
Dans une étude publiée le 9 janvier dans la revue Physique de la natureles chercheurs ont réussi à refroidir un qubit à seulement 22 millikelvin (moins 459,63 degrés Fahrenheit, ou moins 273,13 degrés Celsius) en utilisant un réfrigérateur quantique propulsé par des « bains thermiques » du rayonnement micro-ondes. Il s’agit de la température la plus basse que les Qubits aient jamais atteint.
« Cela ouvre la voie à des calculs quantiques plus fiables et sans erreur qui nécessitent moins de surcharge de matériel », auteur d’étude Aamir Alispécialiste de la recherche en technologie quantique à l’Université de technologie de Chalmers en Suède, a déclaré en une déclaration.
Ordinateurs quantiques besoin d’être refroidi à des températures extrêmement basses afin que les scientifiques puissent puiser dans les délicats propriétés quantiques et effectuer des calculs – car même la plus petite perturbation environnementale peut « retourner » leur état quantique, provoquant des erreurs. Ceci est crucial pour les qubits supraconducteurs – utilisés dans Chip de condor d’IBM à 1 000 qubit – qui doit fonctionner à des températures proches de zéro absolu (0 K, moins 459,67 f ou moins 273.15 c) pour maintenir la stabilité.
Qubits de refroidissement à proximité zéro absolu les place dans leur état énergétique le plus bas possible, autrement connu sous le nom de « État fondamental ». Dans cet état, les qubits sont susceptibles de conserver leurs propriétés quantiques assez longtemps pour Effectuer des calculs avec précision.
Le nouveau système complète conventionnel Réfrigérateurs de dilution – qui utilisent des gaz d’hélium pour absorber la chaleur à travers un processus de dilution et peut ramener les qubits à environ 50 mk – en refroidissant les qubits plus loin, plutôt que de les remplacer complètement.
Il le fait en exploitant l’énergie des réservoirs de chaleur créés à l’aide du rayonnement micro-ondes, qui est ensuite dirigé vers l’un des deux qubits du réfrigérateur quantique.
«L’énergie de l’environnement thermique, canalisé à travers l’un des deux qubits du réfrigérateur quantique, pompe la chaleur du qubit cible dans le deuxième qubit du réfrigérateur quantique, qui est froid. Ce qubit froid est thermalisé dans un environnement froid, dans lequel la chaleur du qubit cible est finalement déversée », co-auteur de l’étude Nicole Yunger Halpernle professeur adjoint adjoint de physique et l’IPST à l’Université du Maryland, a déclaré dans le communiqué.
En utilisant cette méthode, les scientifiques ont augmenté la probabilité que le qubit soit à l’état fondamental avant un calcul à 99,97%.
Ali a déclaré que cela se compare à des probabilités entre 99,8% et 99,92% obtenues avec les techniques précédentes. « Cela peut sembler une petite différence, mais lors de la réalisation de plusieurs calculs, il se composit d’une augmentation majeure des performances de l’efficacité des ordinateurs quantiques », a-t-il ajouté.
Et contrairement aux réfrigérateurs de dilution quantique, qui sont extrêmement complexes et difficiles à évoluer, le nouveau système thermiquement thermique est autonome, ce qui signifie qu’il ne nécessite pas de contrôle externe une fois. Les résultats ont dépassé les attentes initiales des chercheurs.
« Notre travail est sans doute la première démonstration d’une machine thermique quantique autonome exécutant une tâche pratiquement utile », co-auteur de l’étude Simone Gasparinettiprofesseur agrégé en technologie quantique à l’Université de technologie de Chalmers, ajouté dans le communiqué. « Nous avons d’abord vu cela comme une preuve de concept, nous avons donc été agréablement surpris de constater que ses performances dépassent tous les protocoles de réinitialisation existants pour refroidir les Qubits aux températures records. »
