اخبار کوانتومی – محققان یک یخچال برای خنک کردن خودکار کیوبیت‌های ابررسانا به دمایی بی‌سابقه معرفی کردند!
عنوان خبر: محققان یک یخچال برای خنک کردن خودکار کیوبیت‌های ابررسانا به دمایی بی‌سابقه معرفی کردند!
ژانر/موضوع: محاسبات کوانتومی، ترمودینامیک کوانتومی، کیوبیت ابررسانا
تاریخ انتشار خبر: 9 ژانویه 2025
منبع خبر: The Quantum Insider
چکیده: محققان دانشگاه فناوری چالمرز و دانشگاه مریلند یک یخچال کوانتومی مستقل ساخته‌اند که قادر است کیوبیت‌های ابررسانا را تا میزان بی‌سابقه ۲۲ میلی‌کلوین خنک کند. این نوآوری به طور قابل توجهی قابلیت اطمینان محاسبات کوانتومی را با کاهش خطاها افزایش می‌دهد. برخلاف یخچال‌های رقیق‌سازی متداول، این دستگاه بدون کنترل خارجی کار می‌کند و از گرمای محیط برای بازنشانی کیوبیت‌ها به حالت اولیه خود با احتمال 99.97% استفاده می‌کند که از روش‌های قبلی پیشی می‌گیرد. این سیستم از تعاملات حرارتی بین کیوبیت ها استفاده می‌کند و یک کیوبیت به عنوان یک پمپ حرارتی عمل می‌کند که توسط یک thermal bath گرم تغذیه می‌شود. این نخستین کاربرد عملی یک ماشین حرارتی کوانتومی خودکفا است و راه را برای محاسبات کوانتومی کارآمد و بدون خطا و همچنین پیشرفت در اکتشاف ترمودینامیک کوانتومی در پردازش اطلاعات هموار می‌کند.
شرح کامل خبر:
پژوهشگرانی از دانشگاه صنعتی چالمرز و دانشگاه مریلند از یک یخچال کوانتومی خودگردان رونمایی کرده‌اند که قادر است کیوبیت‌های ابررسانا را به دماهای بسیار پایین بی‌سابقه‌ای خنک کند. این نوآوری، قابلیت اطمینان محاسبات کوانتومی را با کاهش خطاها به طور قابل‌توجهی افزایش می‌دهد. کیوبیت‌ها، واحدهای بنیادی کامپیوترهای کوانتومی، برای حفظ حالت‌های کوانتومی خود و جلوگیری از خطاهای ناشی از تداخلات محیطی به شرایط فوق‌العاده سرد نیاز دارند. یخچال‌های رقیق (dilution refrigerators) موجود، کیوبیت‌ها را تا حدود ۵۰ میلی‌کلوین بالاتر از صفر مطلق خنک می‌کنند. با این حال، یخچال کوانتومی جدید که در مجله Nature Physics شرح داده شده، به طور خودگردان کیوبیت‌ها را به دمای بی‌سابقه ۲۲ میلی‌کلوین خنک می‌کند. نکته شگفت‌انگیز این است که این فرایند بدون کنترل خارجی و تنها با استفاده از گرمای محیط انجام می‌شود. این یخچال از طریق تعاملات حرارتی مهندسی‌شده بین کیوبیت‌ها عمل می‌کند. به طور خاص، از دو کیوبیت کمکی متصل به thermal bathها برای خارج کردن گرما از کیوبیت هدف استفاده می‌کند. یکی از کیوبیت‌های کمکی انرژی را از یک thermal bath گرم جذب کرده و انتقال گرما به thermal bath سرد را از طریق کیوبیت دوم انجام می‌دهد. این مکانیزم نوآورانه احتمال قرارگیری کیوبیت هدف در حالت پایه را به میزان چشمگیر ۹۹.۹۷ درصد افزایش می‌دهد که فراتر از تکنیک‌های پیشین با احتمالات ۹۹.۸٪ تا ۹۹.۹۲٪ است. عامر علی، نویسنده ارشد این پژوهش و متخصص فناوری کوانتومی در چالمرز، اظهار داشت: «این تفاوت ممکن است کوچک به نظر برسد، اما در محاسبات کوانتومی که نیاز به چندین تکرار دارند، بهبود قابل‌توجهی در عملکرد ایجاد می‌کند.» به عنوان اولین نمونه عملی از یک ماشین حرارتی کوانتومی خودگردان، این یخچال نه تنها کیوبیت‌ها را به حالت سردتر بازنشانی می‌کند، بلکه بستری برای پیشرفت در ترمودینامیک کوانتومی فراهم می‌آورد. پژوهشگران بر پتانسیل این فناوری در انقلاب اطلاعات کوانتومی تأکید می‌کنند که راه را برای سیستم‌های محاسبات کوانتومی کارآمدتر و بدون خطا هموار می‌سازد. این نوآوری گامی حیاتی در حل یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های محاسبات کوانتومی است: حفظ کیوبیت‌ها در شرایط بهینه برای عملیات طولانی‌مدت و قابل‌اعتماد.
دیدگاه خود را درباره این خبر با ما به اشتراک بگذارید.
