Изследователски екип от финландския център за технически изследвания VTT е разработил устройство, което позволява изцяло електронно охлаждане, което може да намали разходите за охлаждане на квантови компютри десетократно. При експерименти разработената технология вече е намалила температурата с 40 %. Това изследване може да улесни значително създаването на енергийно ефективни и високопроизводителни квантови компютри.
Много квантови компютри използват трансмони, свръхпроводящи кюбити, за да извършват полезна изчислителна работа. Това е технологията, която много компании за квантов напредък, като IBM, Google, Amazon и други, са избрали да използват. Тези свръхпроводими кюбити изискват температури, близки до абсолютната нула, за да функционират. Необходимостта да се смесват различни изотопи на хелия, за да се постигнат идеални работни температури, усложнява задачата.
Едно от основните ограничения на всеки компютър от високо ниво е възможността за разсейване на топлината, генерирана в процеса. Нагряването е един от най-сложните инженерни проблеми в съвременните изчислителни системи. Но охлаждането на квантовите компютри е още по-взискателно от това на традиционната електроника: те са по-чувствителни към външни смущения и по-малко устойчиви на различни видове смущения. Затова са необходими нови методи за осигуряване на по-просто и по-ефективно охлаждане. Досега повечето системи за охлаждане се основаваха на отклоняване на охлаждащата течност (напр. вода или въздух) от източника на топлина.
Изследователите от VTT са разработили термоелектронно устройство, което разсейва топлината под формата на освободени електрони. Предаването на енергия при протичане на електрически ток в точката на контакт (прехода) между два разнородни проводника е известно от 1834 г. като ефект на Пелтие. Изследователите очакват, че техният подход за използване на този ефект ще бъде в състояние да охлажда електронни компоненти до температури в диапазона от 1,5 К до 0,1 К.
Слоевете от материали се припокриват и се свързват чрез тунелни преходи, през които протича електрически ток, което води до последователно разсейване на топлината от слой в слой. Най-ниската температура се достига в най-горния слой - чипа, който се използва за изчисления.
Един от проблемите при охладителите с термоелектронно излъчване е, че освен електроните, други частици също взаимодействат помежду си и често охлаждането, постигнато чрез отстраняване на електроните, се губи в резултат на "връщането" на топлина от другите частици при взаимодействието им с охлаждания материал. Този процес е известен като "обратно разсейване". Предимството на новото термоелектронно устройство се състои в това, че то е в състояние да блокира връщането на частиците, които взаимодействат с охладената преди това повърхност и по този начин я нагряват.
Разработчиците твърдят, че тяхната разработка ще позволи създаването на сравнително евтини и компактни охлаждащи устройства, които превъзхождат класическите системи за разсейване на топлина в течност. "Нашата технология може да помогне на индустрията да намали общия размер на една квантова компютърна система", смятат изследователите.
Технологията все още е в процес на разработване, но вече е ясно, че за успешното развитие както на квантовите, така и на класическите компютърни системи са необходими фундаментални пробиви в областта на охлаждането. Макар че перспективите пред новото термоелектронно устройство все още не са ясни, то поне премахва някои пречки и предлага по-малки и по-ефективни решения за охлаждане.
Вижте всички актуални новини от Standartnews.com
