Учёные США создали холодильник, в 180 раз холоднее, чем в открытом космосе — это может положить начало квантовой эре.
Компания IBM надеется, что в 2029 году в этой модульной системе разместится её отказоустойчивый квантовый компьютер Quantum Starling.
Об этом рассказывает журнал Popular Mechanics (02.09.2026):
• Для поддержания когерентности квантовым компьютерам требуются чрезвычайно низкие температуры, но создать холодильник, достаточно большой, чтобы вместить все оборудование и проводку, непросто.
• Ранее в августе компания IBM объявила о создании модульной системы, использующей метод разбавленного охлаждения для снижения температуры до 15 милликельвинов.
• Возможность масштабировать архитектуру охлаждения в зависимости от вычислительной мощности, как ожидается, поможет IBM достичь своей цели — создания отказоустойчивого квантового компьютера к 2029 году.
Квантовые вычисления — это сложная технология, требующая предельной точности измерения энергии, а это значит, что необходимо выделять и тепло. Тепло заставляет атомы и электроны случайным образом вибрировать, и эта тепловая энергия может привести к декогеренции кубитов — основных элементов квантовых вычислений — и потере ими их полезных квантовых свойств.
Чтобы избежать подобных проблем, связанных с перепадами температуры, компаниям, занимающимся квантовыми технологиями, необходимы инновационные способы действительно сильно охладить объекты. С конца 2018 года IBM исследует способы улучшения и масштабирования криогенных холодильников с разбавлением — устройств, охлаждающих объекты до десятка милликельвинов, что составляет примерно –459,65 градусов по Фаренгейту. Для решения этой проблемы компания в 2018 году запустила «проект Goldeneye» с целью создания криогенного холодильника с разбавлением, способного вместить квантовый процессор с миллионом кубитов.
«В процессе работы над этим проектом мы также начали мыслить шире и почти сразу поняли, что нам потребуется гораздо более крупная криогенная система для охлаждения от 1000 до 1 миллиона кубитов», — рассказал Джерри Чоу, директор по квантовым аппаратным системам в IBM, изданию ZDNET в 2022 году. «Стало совершенно очевидно, что потребуется новый подход к проектированию, и мы начали разрабатывать различные форм-факторы для эффективного создания и охлаждения такого гиганта, как суперхолодильник».
В 2022 году IBM объявила об успешном создании первого концептуального образца, а в начале августа 2026 года компания представила следующий шаг в реализации своей концепции сверхнизкотемпературного охлаждения: модульную систему, способную охлаждаться до температур в 180 раз ниже, чем в глубоком космосе. При объединении двух модулей холодильник имеет высоту и ширину около двух с половиной метров и может достигать температуры в четыре кельвина всего за пять дней охлаждения. Используя так называемый «L-образный соединитель», который соединяет отдельные квантовые чипы, компания может, по сути, выстраивать в ряд столько таких модульных холодильников, сколько необходимо, с целью создания квантового компьютера на 1000 кубитов к 2027 году.
Так как же именно эти холодильники так сильно охлаждаются? Холодильники с разбавлением используют ряд этапов для резкого снижения температуры на термостате. В них используются два изотопа гелия, гелий-3 и гелий-4, а затем с помощью вакуумных насосов эти изотопы циркулируют и разбавляются с помощью криоохладителя — механического устройства, которое не использует ванны с жидкими криогенными веществами (жидким азотом или жидким гелием) и, следовательно, является «сухим» методом охлаждения. Именно это устройство помогает охладить смесь гелия сначала до 50 кельвинов, а затем до четырех кельвинов.
«Успешное подключение и эксплуатация этих криогенных модулей знаменуют собой прорыв в этом направлении и ускорят наш прогресс наряду с дальнейшими инновациями в области квантового оборудования, программного обеспечения и алгоритмов», — заявил в пресс-релизе Джей Гамбетта, директор IBM Research.
Есть надежда, что к 2029 году компания сможет выполнять 100 миллионов квантовых операций за сессию с появлением своего квантового компьютера Starling. Пока IBM тестировала только соединения между двумя модулями, но с этим новым квантовым холодильником — наряду с недавними прорывами в коррекции ошибок — будущее отказоустойчивых квантовых вычислений выглядит более многообещающим.
«Мы разработали научную основу для отказоустойчивых квантовых вычислений, и теперь большая часть нашей работы по достижению этой цели сосредоточена на инженерных решениях», — сказал Чоу во время пресс-конференции в начале этого месяца. «Это действительно обеспечивает достаточно места для всей необходимой высокоплотной проводки. Мы начинаем проектировать всю систему вокруг единой мощной системы».
***
Квантовая эра – это новый технологический уклад.
Квантовые компьютеры могут решать многие проблемы несопоставимо быстрее классических.
Открываются новые горизонты в матераловедении, фармацевтике, многих других областях.
Одновременно квантовые компьютеры выводят на совершенно иной уровень вопросы кибербезопасности. Под угрозой большинство алгоритмом шифрования. Это ставит под удар безопасность банковских транзакций, систему государственной тайны.
Всем странам необходимо готовить квантово устойчивые решения.
