Masalahnya adalah bahwa sistem pendingin saat ini masih menghasilkan suara yang dapat mengganggu informasi kuantum yang rapuh yang seharusnya mereka lindungi. Para peneliti dari Chalmers University of Technology Swedia sekarang telah meluncurkan mesin kulkas kuantum kecil yang dapat mengubah tantangan ini menjadi keunggulan.
Teknologi kuantum diharapkan dapat mengubah bidang-bidang utama masyarakat. Aplikasi potensialnya meliputi penemuan obat, kecerdasan buatan, optimasi logistik, dan komunikasi keamanan. Meskipun ada janji-janji seperti itu, hambatan teknis yang serius masih menghalangi penggunaan di dunia nyata.
Mengapa komputer kuantum harus mendekati nol mutlak
Pada saat komputer kuantum yang dibangun dengan sirkuit superkonduktor harus mendinginkan ke suhu yang sangat dekat dengan nol mutlak (sekitar 273 ° C). Di bawah suhu ini, materi menjadi superkonduksi dan elektron bergerak tanpa perlawanan.
Sistem kuantum ini sangat sensitif. Perubahan kecil pada suhu, gangguan elektromagnetik, atau suara latar belakang dapat menghapus informasi yang disimpan dengan cepat. Sensitivitas ini membuat sistem kuantum sulit dioperasikan, bahkan lebih sulit digunakan.
Saat para peneliti mencoba untuk memperluas skala komputer kecil untuk memecahkan masalah nyata, kontrol panas dan kebisingan menjadi semakin sulit. Sistem yang lebih besar dan lebih kompleks menciptakan lebih banyak peluang untuk menyebarkan energi yang tidak dibutuhkan dan merusak kuantum yang rapuh.
Banyak perangkat kuantum akhirnya dibatasi oleh cara pengiriman dan pengeboran energi. Mengetahui dan mengukur jalur ini memungkinkan kita untuk merancang perangkat kuantitatif yang dapat memprediksi, mengontrol, atau bahkan berguna untuk aliran panas, kata Simon Sundelin, PhD di Teknik Kuantum Universitas Charles T. Co., PhD, penulis utama penelitian ini.
Untuk mengurangi kebisingan
Sebuah studi yang diterbitkan Komunikasi alami Kelompok Chalmers menggambarkan jenis kulkas kuantum yang sama sekali berbeda. Sistem ini tidak mencoba menghilangkan kebisingan, tetapi menggunakannya sebagai pendingin.
Para ahli fisika telah lama mengevaluasi fenomena yang disebut pendinginan Brown, yaitu gagasan bahwa dapat menggunakan arus panas acak untuk menghasilkan efek pendinginan.
Pada dasarnya, kulkas ini adalah superconduktor buatan yang diproduksi oleh laboratorium Chalmers National.
Dengan menambahkan variasi sinyal acak dalam kisaran frekuensi yang dikontrol dengan baik ke dalam suara gelombang mikro, para peneliti dapat menentukan dengan sangat akurat bagaimana panas dan energi bergerak di dalam sistem.
Sundelin menjelaskan: “Mengukur dua saluran gelombang mikro ini sebagai gudang panas dan gudang dingin, tetapi yang penting adalah bahwa mereka hanya dapat terhubung secara efektif ketika kita menyuntikkan suara terkontrol melalui port ketiga.
Teknologi Kuantum Bisa Digunakan
Dengan mengatur suhu lapisan penyimpanan dengan hati-hati dan mengikuti aliran panas kecil, kulkas kuantum dapat beroperasi dengan berbagai cara.
Kondisi ini sangat penting dalam sistem kuantum yang lebih besar, karena akan menghasilkan panas secara lokal dalam proses operasi dan pengukuran kuantum bit.
Aamir Ali, peneliti teknologi kuantum dari Chalmers University of Technology, yang juga penulis penelitian ini, mengatakan: “Kami pikir ini adalah langkah penting untuk secara langsung mengendalikan panas dalam sirkuit kuantum, yang tidak dapat dicapai oleh sistem pendinginan tradisional.
Informasi lebih lanjut
Penelitian tentang pendinginan kuantum yang didorong oleh suara di sirkuit superconduktor telah diterbitkan dalam jurnal Science Journal, The Nature Communications Journal.
Keberadaan kulkas kuantum di laboratorium pembuatan nanomaterial Myfab di Universitas Teknologi Chalmers.
Penelitian ini didanai oleh Swedish Research Council, Knut & Alice Wallenburg Foundation, WACQT, European Research Council dan Uni Eropa.
