రికార్డ్ కోల్డ్ క్వాంటం రిఫ్రిజిరేటర్ నమ్మకమైన క్వాంటం కంప్యూటర్‌లకు మార్గం సుగమం చేస్తుంది

వైద్యం, శక్తి, ఎన్‌క్రిప్షన్, AI మరియు లాజిస్టిక్స్‌లో అప్లికేషన్‌లతో సమాజంలోని వివిధ రంగాలలో ప్రాథమిక సాంకేతికతలను విప్లవాత్మకంగా మార్చగల సామర్థ్యాన్ని క్వాంటం కంప్యూటర్‌లు కలిగి ఉన్నాయి. క్లాసికల్ కంప్యూటర్ యొక్క బిల్డింగ్ బ్లాక్‌లు — బిట్స్ — 0 లేదా 1 విలువను తీసుకోవచ్చు, క్వాంటం కంప్యూటర్‌లలో అత్యంత సాధారణ బిల్డింగ్ బ్లాక్‌లు — క్విట్‌లు — ఏకకాలంలో 0 మరియు 1 విలువను కలిగి ఉంటాయి. ఈ దృగ్విషయాన్ని సూపర్‌పొజిషన్ అని పిలుస్తారు మరియు క్వాంటం కంప్యూటర్ సమాంతర గణనలను నిర్వహించడానికి గల కారణాలలో ఒకటి, ఫలితంగా అపారమైన గణన సంభావ్యత ఏర్పడుతుంది. అయినప్పటికీ, క్వాంటం కంప్యూటర్ గణనపై పని చేసే సమయం ఇప్పటికీ గణనీయంగా పరిమితం చేయబడింది, ఎందుకంటే ఇది లోపాలను సరిదిద్దడానికి చాలా సమయాన్ని వెచ్చిస్తుంది.

“క్వాంటం కంప్యూటర్ యొక్క బిల్డింగ్ బ్లాక్స్ అయిన Qubits, వాటి పర్యావరణానికి అతి సున్నితత్వాన్ని కలిగి ఉంటాయి. కంప్యూటర్‌లోకి ప్రవేశించే అత్యంత బలహీనమైన విద్యుదయస్కాంత జోక్యం కూడా క్విట్ విలువను యాదృచ్ఛికంగా తిప్పికొట్టవచ్చు, దోషాలకు కారణమవుతుంది – మరియు తరువాత క్వాంటం గణనకు ఆటంకం కలిగిస్తుంది” అని అమీర్ అలీ చెప్పారు. చామర్స్ యూనివర్శిటీ ఆఫ్ టెక్నాలజీలో క్వాంటం టెక్నాలజీలో పరిశోధనా నిపుణుడు.

రికార్డు తక్కువ ఉష్ణోగ్రతలను ప్రదర్శిస్తుంది

నేడు, అనేక క్వాంటం కంప్యూటర్‌లు సూపర్ కండక్టింగ్ ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్‌లపై ఆధారపడి ఉన్నాయి, ఇవి సున్నా నిరోధకతను కలిగి ఉంటాయి మరియు అందువల్ల సమాచారాన్ని బాగా భద్రపరుస్తాయి. అటువంటి వ్యవస్థలో క్విట్‌లు లోపాలు లేకుండా మరియు ఎక్కువ కాలం పనిచేయాలంటే, వాటిని సంపూర్ణ సున్నాకి దగ్గరగా ఉండే ఉష్ణోగ్రతకు చల్లబరచాలి, ఇది మైనస్ 273.15 డిగ్రీల సెల్సియస్ లేదా సున్నా కెల్విన్, ఉష్ణోగ్రత యొక్క శాస్త్రీయ యూనిట్‌కు సమానం. విపరీతమైన చలి క్విట్‌లను వాటి అత్యల్ప-శక్తి స్థితి, గ్రౌండ్ స్టేట్, విలువ 0కి సమానం, ఇది గణనను ప్రారంభించడానికి ముందస్తు అవసరం.

నేడు ఉపయోగించే శీతలీకరణ వ్యవస్థలు, పలచన రిఫ్రిజిరేటర్‌లు అని పిలవబడేవి, క్విట్‌లను సంపూర్ణ సున్నా కంటే దాదాపు 50 మిల్లికెల్విన్‌కు తీసుకువస్తాయి. ఒక వ్యవస్థ సంపూర్ణ సున్నాకి చేరువైతే, మరింత శీతలీకరణ మరింత కష్టమవుతుంది. వాస్తవానికి, థర్మోడైనమిక్స్ చట్టాల ప్రకారం, ఏ పరిమిత ప్రక్రియ ఏ వ్యవస్థను సంపూర్ణ సున్నాకి చల్లబరుస్తుంది. ఇప్పుడు, చామర్స్ యూనివర్శిటీ ఆఫ్ టెక్నాలజీ మరియు యూనివర్శిటీ ఆఫ్ మేరీల్యాండ్ పరిశోధకులు డైల్యూషన్ రిఫ్రిజిరేటర్‌ను పూర్తి చేయగల కొత్త రకం క్వాంటం రిఫ్రిజిరేటర్‌ను నిర్మించారు మరియు రికార్డ్-తక్కువ ఉష్ణోగ్రతలకు సూపర్ కండక్టింగ్ క్విట్‌లను స్వయంప్రతిపత్తితో చల్లబరుస్తారు. క్వాంటం రిఫ్రిజిరేటర్ జర్నల్‌లోని ఒక కథనంలో వివరించబడింది ప్రకృతి భౌతికశాస్త్రం.

“క్వాంటం రిఫ్రిజిరేటర్ సూపర్ కండక్టింగ్ సర్క్యూట్‌లపై ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు పర్యావరణం నుండి వచ్చే వేడి ద్వారా శక్తిని పొందుతుంది. ఇది బాహ్య నియంత్రణ లేకుండా లక్ష్య క్విట్‌ను 22 మిల్లికెల్విన్‌కు చల్లబరుస్తుంది. ఇది తక్కువ హార్డ్‌వేర్ ఓవర్‌లోడ్ అవసరమయ్యే మరింత విశ్వసనీయ మరియు లోపం లేని క్వాంటం గణనలకు మార్గం సుగమం చేస్తుంది. ,” అని అధ్యయనం యొక్క ప్రధాన రచయిత అమీర్ అలీ చెప్పారు మరియు కొనసాగుతుంది:

“ఈ పద్ధతితో, మేము గణనకు ముందు భూమి స్థితిలో ఉండటానికి క్విట్ సంభావ్యతను 99.97 శాతానికి పెంచగలిగాము, ఇది మునుపటి పద్ధతులు సాధించగలిగే దానికంటే, అంటే 99.8 మరియు 99.92 శాతం మధ్య చాలా మెరుగ్గా ఉంది. ఇది అనిపించవచ్చు. ఒక చిన్న వ్యత్యాసం వలె, కానీ బహుళ గణనలను నిర్వహిస్తున్నప్పుడు, ఇది క్వాంటం కంప్యూటర్ల సామర్థ్యాన్ని పెంపొందించడానికి ఒక ప్రధాన పనితీరును పెంచుతుంది.”

పర్యావరణం ద్వారా సహజంగా ఆధారితం

రిఫ్రిజిరేటర్ వేర్వేరు క్విట్‌ల మధ్య పరస్పర చర్యలను ఉపయోగిస్తుంది, ప్రత్యేకంగా శీతలీకరణ కోసం ఉపయోగించే రెండు క్వాంటం బిట్‌ల మధ్య, ప్రత్యేకంగా శీతలీకరించాల్సిన క్విట్‌ల మధ్య. క్విట్‌లలో ఒకదాని పక్కన, ఒక వెచ్చని వాతావరణం వేడి థర్మల్ బాత్‌గా ఉపయోగపడేలా రూపొందించబడింది. హాట్ థర్మల్ బాత్ క్వాంటం రిఫ్రిజిరేటర్ యొక్క సూపర్ కండక్టింగ్ క్విట్‌లలో ఒకదానికి శక్తిని ఇస్తుంది మరియు క్వాంటం రిఫ్రిజిరేటర్‌కు శక్తినిస్తుంది.

“క్వాంటం రిఫ్రిజిరేటర్ యొక్క రెండు క్విట్‌లలో ఒకదాని ద్వారా థర్మల్ వాతావరణం నుండి వచ్చే శక్తి, టార్గెట్ క్విట్ నుండి వేడిని క్వాంటం రిఫ్రిజిరేటర్ యొక్క రెండవ క్విట్‌లోకి పంపుతుంది, ఇది చల్లగా ఉంటుంది. ఆ చల్లని క్విట్ చల్లని వాతావరణంలో థర్మలైజ్ చేయబడుతుంది, దీనిలో లక్ష్య క్విట్ యొక్క వేడి చివరికి డంప్ చేయబడింది” అని నికోల్ యుంగర్ హాల్పెర్న్, NIST చెప్పారు యూనివర్శిటీ ఆఫ్ మేరీల్యాండ్, USAలో ఫిజిక్స్ మరియు IPST యొక్క భౌతిక శాస్త్రవేత్త మరియు అనుబంధ అసిస్టెంట్ ప్రొఫెసర్.

వ్యవస్థ స్వయంప్రతిపత్తి కలిగి ఉంటుంది, అది ప్రారంభించిన తర్వాత, ఇది బాహ్య నియంత్రణ లేకుండా పనిచేస్తుంది మరియు రెండు ఉష్ణ స్నానాల మధ్య ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసం నుండి సహజంగా ఉత్పన్నమయ్యే వేడిచే శక్తిని పొందుతుంది.

“మా పని నిస్సందేహంగా ఆచరణాత్మకంగా ఉపయోగకరమైన పనిని అమలు చేసే స్వయంప్రతిపత్తమైన క్వాంటం థర్మల్ మెషీన్ యొక్క మొదటి ప్రదర్శన. మేము వాస్తవానికి ఈ ప్రయోగాన్ని కాన్సెప్ట్ యొక్క రుజువుగా భావించాము, కాబట్టి మెషిన్ పనితీరు ఇప్పటికే ఉన్న అన్ని రీసెట్‌లను అధిగమిస్తుందని తెలుసుకున్నప్పుడు మేము ఆశ్చర్యపోయాము. రికార్డు-తక్కువ ఉష్ణోగ్రతలకు క్విట్‌ను చల్లబరచడంలో ప్రోటోకాల్‌లు” అని అసోసియేట్ సిమోన్ గ్యాస్పరినెట్టి చెప్పారు చామర్స్ యూనివర్శిటీ ఆఫ్ టెక్నాలజీలో ప్రొఫెసర్ మరియు అధ్యయనం యొక్క ప్రధాన రచయిత.