Лабораторні системи охолодження досягають температур, нижчих за решбілдове випромінювання глибокого космосу. Новітні модульні кріогенні установки IBM здатні охолоджувати процесори нижче 15 мілікельвінів, що в понад 180 разів холодніше за космічний простір. Головна причина таких екстремальних умов полягає в особливій природі кубітів — квантових бітів інформації.
Класичні комп’ютери опрацьовують дані за допомогою бітів, які приймають значення нуля або одиниці. Квантовий кубіт нагадує перемикач із плавним регулюванням і може перебувати в безлічі проміжних станів одночасно. Водночас такі елементи надзвичайно чутливі до будь-яких зовнішніх збурень та надлишку енергії, які призводять до декогеренції — явища, що суттєво підвищує ймовірність помилок у обчисленнях.
Тепло з фізичної точки зору є енергією руху молекул, тому навіть мінімальні теплові коливання здатні зруйнувати крихкий стан кубітів. Для захисту процесорів використовуються спеціальні дилюційні холодильники, що складаються з кількох металевих плат, які стають холоднішими ближче до низу. Проте інженери стикаються з парадоксом: що більше кубітів містить система, то більше кабелів управління потрібно, а провідники тепла підвищують загальну температуру всередині конструкції.
Не всі типи квантових систем потребують традиційних кріогенних шаф. Нейтрально-атомні установки, які розробляє компанія QuEra, використовують лазери для охолодження окремих атомів до мікрокельвінів у невеликих вакуумних камерах, залишаючи навколишнє середовище кімнатної температури. Фотонні архітектури також застосовують частинки світла, проте детекторам поодиноких фотонів переважно все ще потрібне додаткове охолодження.
Коли розробники повністю вирішать проблеми стабільності, потужні квантові комп’ютери зможуть ефективно симулювати складні молекули для створення нових ліків. Водночас вони становитимуть потенційну загрозу для класичних алгоритмів шифрування, включно з біткоїном та стандартами RSA. За оцінками фахівців Google Quantum AI, для злому стандартного ключа чи підпису знадобиться кілька сотень тисяч кубітів. Водночас Національний інститут стандартів і технологій США ще у 2024 році затвердив перші постквантові стандарти шифрування, готові до впровадження для захисту даних.
Джерела: engadget.com
