Kanadyjska firma Qubic Technologies twierdzi, że znalazła sposób na pokonanie tej fundamentalnej przeszkody. Ich rozwiązanie ma radykalnie zmniejszyć emisję ciepła, która do tej pory dramatycznie podnosiła koszty i komplikowała konstrukcję kwantowych systemów.
Dlaczego ciepło stanowi tak poważny problem? Większość komputerów kwantowych wymaga pracy w temperaturach bliskich zeru absolutnemu, czyli około minus 273,15 stopni Celsjusza. Tylko w takich warunkach kubity – podstawowe jednostki przetwarzania kwantowego – mogą utrzymać swoje delikatne stany kwantowe.
Czytaj także: Kwantowy chip od Google właśnie odkrył bardzo egzotyczną materię. Superkomputery nie miały szans
Niestety, każdy element elektroniczny w systemie generuje ciepło, co tworzy prawdziwą spiralę komplikacji i kosztów. Szczególnie kłopotliwe są wzmacniacze kriogeniczne niezbędne do odczytu słabych sygnałów z kubitów. Każdy taki element wymaga dodatkowych systemów chłodzących, co znacząco zwiększa objętość całego systemu, podnosi koszty budowy i eksploatacji, a także komplikuje architekturę technologiczną. Te czynniki od lat ograniczają komputery kwantowe głównie do laboratoryjnych zastosowań.
Qubic opracował kriogeniczny parametryczny wzmacniacz fal bieżących wykonany z nieujawnionych materiałów kwantowych. Według firmy ich urządzenie redukuje emisję ciepła aż 10 000 razy, praktycznie eliminując ten problem. To osiągnięcie jest wynikiem wieloletnich badań skupionych na usuwaniu głównych barier technologicznych.
Jérôme Bourassa, dyrektor generalny i współzałożyciel Qubic Technologies, podkreśla wagę tego osiągnięcia: „Przemysł komputerów kwantowych rozwija się szybko, ale wciąż napotyka bariery technologiczne, które muszą zostać pokonane przed dostarczeniem systemów na skalę użytkową”.
Jeśli twierdzenia startupu się potwierdzą, mogłoby to oznaczać dramatyczne obniżenie kosztów systemów chłodzących i możliwość budowy bardziej kompaktowych komputerów kwantowych. Qubic planuje wprowadzenie swojego wzmacniacza na rynek w 2026 roku, co wydaje się dość optymistycznym terminem jak na tak złożoną technologię.
Innowacja kanadyjskiej firmy to tylko jeden z wielu kierunków badań nad praktycznymi komputerami kwantowymi. Naukowcy na całym świecie eksperymentują z różnymi podejściami, w tym z kwantową korekcją błędów, która ma zmniejszyć częstotliwość błędów w kubitach. Inne zespoły koncentrują się na innowacjach w systemach chłodzenia, podczas gdy niektóre projekty jak kubity fotoniczne ETH Zürich mogą działać w temperaturze pokojowej.
Choć należy podchodzić do takich zapowiedzi z ostrożnością, eliminacja problemu ciepła rzeczywiście mogłaby znacząco przyspieszyć rozwój praktycznych komputerów kwantowych. To krok, który przybliża nas do ery, gdy ta technologia mogłaby stać się bardziej dostępna, choć wciąż daleka jest droga do momentu, gdy komputery kwantowe staną się tak powszechne jak dzisiejsze serwery.
Czytaj także: To kwantowa rewolucja. Komputery kwantowe obserwują łamanie symetrii w ekstremalnych warunkach
Sukces Qubic mógłby otworzyć nowe możliwości dla całej branży. Niższe koszty chłodzenia i mniejsze rozmiary systemów pozwoliłyby na tworzenie większych i bardziej wydajnych komputerów kwantowych. W dłuższej perspektywie mogłoby to przełożyć się na szybsze wdrożenie praktycznych zastosowań w dziedzinach takich jak kryptografia, opracowywanie nowych leków czy optymalizacja systemów logistycznych.
Trzeba jednak pamiętać, że nawet gdyby udało się całkowicie rozwiązać problem ciepła, komputery kwantowe wciąż mają do pokonania wiele innych wyzwań. Stabilność kubitów, korekcja błędów i tworzenie algorytmów wykorzystujących pełnię możliwości kwantowych to tylko niektóre z pozostałych przeszkód. Dopiero pokonanie ich wszystkich pozwoli na prawdziwą komercjalizację tej obiecującej technologii.