IBM constrói maior geladeira para computador quântico do mundo

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/09/2022

O computador quântico propriamente dito fica montado nas placas da geladeira.
[Imagem: Andrew Lindemann/IBM]

Geladeira para computador quântico

A IBM anunciou a ativação do maior refrigerador de diluição do mundo, o que permite que ele contenha toda a nova geração de computadores quânticos que a empresa pretende desenvolver.

Se você já viu imagens dos computadores quânticos - não apenas os da IBM, mas os da maioria das equipes ao redor do mundo - deve ter percebido que todos são incrivelmente parecidos: Grandes discos metálicos superpostos, interligados por varetas e fios.

São todos tão parecidos porque a maior parte do aparato não é exatamente o computador quântico, mas o refrigerador de diluição, o equipamento criogênico destinado a manter o computador próximo ao zero absoluto - veja como funciona um refrigerador de diluição, ou refrigerador quântico.

O computador propriamente dito fica distribuído entre a série de discos, que só são abaixados do interior do refrigerador para montagem e inspeção - ou para tirar fotos -, quando o computador quântico está desligado.

Estudar e controlar os efeitos quânticos, incluindo os qubits supercondutores usados pela IBM, requer um regime de temperatura onde esses efeitos são mais visíveis e mais robustos - temperaturas próximas àquelas em que há energia zero, chamadas 0 Kelvin (K) ou zero absoluto.

Este é o maior refrigerador de diluição apresentado agora pela IBM
[Imagem: IBM]

Maior refrigeração de diluição do mundo

O que a IBM fez agora foi criar a maior geladeira desse tipo, o que permitirá construir computadores maiores.

O refrigerador, chamado Goldeneye, tem um volume útil de 1,7 metro cúbico (m³). Para comparação, os equipamentos atuais ficam na faixa entre 0,4 e 0,7 m³.

"Os refrigeradores de diluição de hoje são limitados de várias maneiras: O tamanho dos experimentos de física quântica que podemos colocar dentro deles; o número de portas de entrada/saída; seu poder de refrigeração. O Goldeneye pode não estar programado para uso com nenhum dos processadores IBM Quantum que estamos desenvolvendo hoje, mas construí-lo nos ensinou lições importantes sobre como superar esses desafios," disse a empresa em nota.

Durante os testes, o refrigerador Goldeneye atingiu uma temperatura operacional de 25 mK, já com um processador quântico montado em seu interior. Agora ele será levado para o Centro de Computação Quântica da IBM, para começar a ser usado na prática.

A versão atualmente disponibilizada pela IBM via internet é na verdade um microcomputador quântico.
[Imagem: Connie Zhou/IBM]

Como funciona

Os refrigeradores de diluição resfriam um volume espacial até o regime de mili-Kelvin (mK), usando uma mistura de dois isótopos de hélio, o hélio-3 e o hélio-4.

Eles fazem isto usando uma série de etapas para remover o calor da mistura de isótopos de hélio e, em seguida, usa bombas de vácuo para circular e diluir o He-3 na mistura de He-3/He-4 até que uma temperatura alvo seja atingida.

Até recentemente, todos os refrigeradores de diluição eram sistemas "úmidos", exigindo substâncias já frias, como nitrogênio líquido e outros fluidos criogênicos para iniciar o resfriamento. As geladeiras quânticas mais modernas são mais comumente "secas", empregando um componente mecânico, chamado crio-resfriador, para fornecer as temperaturas iniciais de 50 K e 4 K para o pré-resfriamento da mistura de hélio.

O interior do criostato possui capacidade para um conjunto de 10 placas internas, para montagem de componentes em suas metades superior e inferior: Cinco unidades "regulares" na parte superior e cinco unidades invertidas na parte inferior. Ele também pode conter até seis unidades individuais de refrigeração de diluição, permitindo cerca de 10 mW de potência de resfriamento a 100 mK e mais 24 W de potência de resfriamento a 4 K de temperatura.

Finalmente, o peso de todo o sistema - 6,7 toneladas - ajuda a amortecer as vibrações, reduzindo a necessidade de outras técnicas de amortecimento comumente usadas.

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