Cercetătorii de la Universitatea Tehnologică Chalmers au dezvoltat un amplificator inteligent pentru computere cuantice.
Cuprins
Acest nou design consumă doar o zecime din energia celor mai bune amplificatoare actuale.
- Computerele cuantice → rezolvă probleme ultra complexe.
- Au nevoie de amplificatoare → dar acestea generează căldură care dăunează qubitilor.
- Noul amplificator suedez → consumă cu 90% mai puțină energie.
- Se activează doar când este necesar → mai puține interferențe, mai multă precizie.
- Îmbunătățire esențială pentru scalarea calculului cuantic.
- Poate accelera progresele în domeniul IA, sănătății și criptografiei.
Amplificator inteligent pentru mai mulți qubiți în computerele cuantice ale viitorului
Calculatoarele cuantice promit să transforme știința și tehnologia, rezolvând probleme pe care supercalculatoarele actuale nu le pot aborda. Pentru ca acest lucru să fie posibil, este esențial să se citească corect datele generate de qubit, unitățile de bază ale informației cuantice. Dar acest proces are un dușman direct: căldura.
Provocarea căldurii în calculul cuantic
Amplificatoarele sunt necesare pentru a citi semnalele extrem de slabe provenite de la qubituri. Cu toate acestea, atunci când amplifică, ele generează și căldură. Această căldură interferează cu stările cuantice, provocând un fenomen numit decoerență, care distruge informațiile. Aceasta este una dintre principalele bariere în calea creșterii numărului de qubituri și a îmbunătățirii performanței computerelor cuantice.
Un progres din Suedia
Cercetătorii de la Universitatea Tehnologică Chalmers (Suedia) au dezvoltat un amplificator inteligent care consumă doar o zecime din energia utilizată de cele mai bune amplificatoare disponibile până în prezent. În plus, se activează doar când este cu adevărat necesar, reducând semnificativ generarea de căldură.
De ce este important acest lucru?
- Consum energetic redus → mai puțină căldură, mai puține interferențe
- Activare prin impulsuri → sincronizare exactă cu semnalul qubit
- Mai multă precizie în citirea datelor
- Mai bună scalabilitate → permite integrarea mai multor qubit fără a afecta stabilitatea acestora
Cum funcționează noul amplificator
Spre deosebire de amplificatoarele tradiționale, acest dispozitiv funcționează în mod pulsat. Aceasta înseamnă că nu este pornit continuu, ci răspunde în 35 de nanosecunde când detectează un impuls de semnal. Pentru a obține această răspuns ultra-rapid, inginerii au folosit algoritmi de programare genetică, care optimizează activarea în timp real.
De asemenea, au dezvoltat o nouă tehnică de măsurare a zgomotului și a câștigului amplificatorului în cadrul acestui sistem, ceea ce este esențial pentru verificarea eficienței sale.
Un pas decisiv către computere cuantice mai mari
Această dezvoltare nu este doar o îmbunătățire incrementală. Este un factor cheie pentru viitorul calculului cuantic. Pe măsură ce se va căuta creșterea numărului de qubit, va fi esențial să se dispună de amplificatoare care să nu compromită stabilitatea sistemului.
Lucrarea se încadrează în cadrul Wallenberg Centre for Quantum Technology, cu sprijinul WiTECH și al programului Smarter Electronic Systems, și a fost realizată în colaborare cu compania suedeză Low Noise Factory AB.
Potențialul acestei tehnologii
Impactul depășește aspectele tehnice. Acest tip de inovare este esențial pentru ca computerele cuantice să poată rezolva provocări globale precum:
- Optimizarea rețelelor electrice regenerabile.
- Proiectarea de materiale durabile și noi catalizatori.
- Simularea cuantică a reacțiilor chimice fără emisii.
- Reducerea consumului de energie în centrele de date.
- Dezvoltarea de noi medicamente cu mai puține teste și deșeuri.
În plus, prin reducerea consumului de energie și a necesității sistemelor de răcire extreme, se minimizează amprenta ecologică a viitorilor calculatoare cuantice.
Acest amplificator nu îmbunătățește doar tehnologia cuantică. Este o piesă cheie către un viitor computacional mai eficient, scalabil și respectuos față de planetă.
