Kvantdatorer kräver extremt låga temperaturer, men störande brus från dagens kylsystem får den känsliga kvantinformationen att kollapsa. Nu har forskare använt bruset för att driva ett minimalt ”kvantkylskåp” som kan styra värme och energi med hög precision.
Kvantteknologi väntas på sikt kunna få stor betydelse för områden som läkemedelsutveckling, artificiell intelligens, logistik och säker kommunikation. Men innan tekniken kan få praktisk användning återstår flera utmaningar. En av de viktigaste är att kunna skydda och kontrollera de känsliga kvanttillstånd som teknologin bygger på.
En kvantdator är baserad på supraledande kretsar och för att fungera måste den kylas till extremt låga temperaturer, nära den absoluta nollpunkten – minus 273 grader Celsius. Först då blir systemen supraledande och elektroner kan röra sig fritt utan motstånd, vilket gör det möjligt att skapa kvanttillstånd i kvantbitarna som är datorns minsta informationsenheter.
Kvanttillstånd störs mycket lätt
Samtidigt är dessa kvanttillstånd mycket sköra. Minsta brus som temperaturskillnader eller elektromagnetisk störning, kan snabbt förstöra information i systemet. För att kvantdatorer ska kunna lösa verkliga problem behöver de bli större och ha fler kvantbitar. Men ju större systemen blir, desto svårare blir det att hindra brus från att spridas och förstöra kvanttillstånden.
– Många kvantmekaniska system begränsas i praktiken av hur energi transporteras och förloras som värme till omgivningen. När vi förstår de här flödesvägarna – och kan mäta dem – kan vi konstruera kvantenheter där värmeflöden blir förutsägbara, styrbara och till och med användbara, säger Simon Sundelin, Quantum refrigeration powered by noise in a superconducting circuit, Nature Communications.
Läs mer om kvantdatorer:
Rekordkallt kylskåp kan ge bättre kvantdatorer
Nytt steg för kemiska beräkningar med kvantdator
