Supraîncălzirea calculatoarelor cuantice pe bază diamante imperfecte ar putea fi prevenită prin rularea unui algoritm. Deși majoritatea mașinilor cuantice trebuie să fie menținute la temperaturi scăzute, „răcirea algoritmică” ar putea permite funcționarea eficientă a computerelor cuantice și la temperatura camerei.
Pe măsură ce se încălzesc, viteza calculatoarelor convenționale scade. În cazul computerelor cuantice, încălzirea excesivă poate să conducă la oprirea sistemelor. În timp ce computerele clasice sunt, de obicei, răcite de ventilatoare, computerele cuantice necesită, în general, un nivel de răcire mult mai mare decât ar putea oferi ventilatoarele.
Eric Lutz și colegii săi din cadrul Universității din Stuttgart, Germania, au construit un computer cuantic mic, bazat pe diamante, care se poate răci prin efectuarea unei secvențe de operații matematice.
Calculatorul lor este format din trei qubiți, sau biți cuantici, integrați într-un diamant care are doi atomi de carbon lipsă. Aceștia au introdus un atom de azot într-unul dintre cele două poziții și au lăsat ce-l de-al doilea spațiu liber.
Cercetătorii au utilizat microunde pentru a manipula fiecare qubit. Acest lucru a schimbat direcția de rotație fie a nucleului atomului de azot, fie a nucleelor a doi atomi de carbon aflați în apropiere de locul vacant. Aceste manipulări acționează ca niște porți logice, adică blocurile de bază ale calculelor, care permit modificarea stării cuantice a unui qubit. Fiecare stare cuantică este caracterizată de o anumită cantitate de energie, astfel încât o secvență de porți poate fi folosită pentru a schimba energia computerului și pentru a-l răci.
Cercetătorii au descoperit faptul că răcirea algoritmică se apropia foarte mult de limita teoretică a eficienței maxime de răcire.
„Am testat și evaluat performanța unui algoritm în comparație cu standardele de performanță ale unui frigider. Cu alte cuvinte, în loc să se evalueze eficacitatea algoritmului în ceea ce privește procesarea informațiilor, a fost evaluată performanța sistemului în ceea ce privește scăderea energiei computerului”, a declarat Rodolfo Soldati, membrul al echipei de cercetare.
Luis Correa din cadrul Universității din Exeter, Marea Britanie, a declarat faptul este important ca cercetătorii să dezvolte și un model teoretic pentru computerul lor deoarece chiar și idei aparent simple, precum modul în care este definită temperatura, se pot schimba la nivel cuantic.
„Putem vorbi despre parametrii precum temperatură și eficiență, dar trebuie să ne asigurăm că aceștia au sens la nivelul sistemului pe care îl avem”, a adăugat el. Lutz a declarat faptul că analiza matematică a echipei sale este mult mai cuprinzătoare și mai detaliată decât teoriile anterioare stabilite în cadrul experimentelor similare.
Durga Dasari, membru al echipei de cercetare, a declarat faptul că în cazul multor modele de computere cuantice, precum cele care implică circuite supraconductoare, întregul sistem trebuie păstrat la frigider încă de la început. În consecință, răcirea qubiților prin rularea unui algoritm este un avantaj practic al calculatoarelor cuantice bazate pe diamante.
Datorită faptului că acest tip de computer cuantic poate executa multe dintre calculele rulate și de alte sisteme cuantice, a următorul pas al cercetătorilor este acela de a încerca să creeze un computer răcit algoritmic mai mare și să-l folosească pentru calcule mai complexe.
