Az IBM kvantumkísérletekhez megépítette a világ legnagyobb és leghidegebb hűtőszekrényét

A világegyetem leghidegebb, legtávolabbi, legalacsonyabb és legmagasabb energiájú, valamint legkisebb dolgainak tanulmányozása nehéz feladat. Ehhez teljesen új, a modern technológia határait feszegető készülékeket kell építeni. Most az IBM – a Goldeneye projekt keretében -, megépítette a világ legnagyobb dilúciós hűtőszekrényét amely képes kiszolgálni a jövőbeli kvantumkísérletek hűtési igényét. Ez a dilúciós szuperhűtő nagyobb, mint bármely ma kereskedelmi forgalomban kapható hűtőszekrény.

Amint arról az IBM hivatalos blogja beszámolt a szuperhűtőnek 1,7 köbméternyi a kísérleti térfogata, ami azt jelenti, hogy három otthoni konyhai hűtőszekrénynél nagyobb térfogatot képes a világűrnél hidegebbre hűteni, szemben a korábbi hűtőszekrényekkel, amelyek 0,4-0,7 köbméteres nagyságúak voltak – írja a Tech Explorist.

„Ezek a hőmérsékletek a legmodernebb fizikai kísérletek elvégzéséhez és potenciálisan nagy kvantumprocesszorok működtetéséhez szükségesek” – írta az IBM blogja. A kísérletek során a tudósok már le is hűtötték a berendezés belső terét az üzemi hőmérsékletére (~25 mK), és benne egy bevezetékelt kvantumprocesszort is.

A dilúciós hűtőgépek olyan kísérleti kriogén eszközök, amelyek hélium-3 (He-3) és hélium-4 keverékét használják a milli-Kelvin (mK) tartományba hűtésére (He-4).

A dilúciós hűtőgépek úgy csökkentik a hőmérsékletet a millikelvines tartományba, hogy először egy sor eljárást alkalmaznak hélium-3 (He-3) és hélium-4 izotópkeverék hőelvonására, majd vákuumszivattyúk segítségével He-3-mal hígítják (dilúció) a He-3/He-4 keveréket, amíg a kívánt hőmérsékletet el nem érik.

A közelmúltig minden dilúciós hűtőgép „nedves” rendszer volt, amely a hűtés megkezdéséhez már hideg anyagokat, például folyékony nitrogént és más kriogén folyadékokat kívánt. A Goldeneye projekt a keret és a kriosztát – a hűtésért felelős fő, hordó alakú alkatrész – teljesen új konstrukcióját alkalmazza a kísérleti térfogat maximalizálása, a zaj csökkentése és a szükséges hőmérséklet elérése érdekében.

A kriosztát kagylóhéj kialakítású, ami lehetővé teszi a külső vákuumkamra kinyitását, és kiküszöböli a teljes külső burkolat eltávolításának szükségességét a belső alkatrészek eléréséhez. A rendszeren belül egy speciálisan kialakított karos daru egy nap akár egyetlen személy számára is lehetővé teheti a hűtőszekrény működtetését. Ráadásul egy nyílt forráskódú vizualizációs platform segítségével távolról is felügyelhető.

A tudósok megjegyezték: „A legfontosabb, hogy működik. A projekt kezdetétől a közelmúltban elért 25 mK mérföldkőig eltelt alig három év után elvégeztünk egy utolsó karakterizációs gyakorlatot: beletettünk egy qubit chipet. Mintegy 450 mikromásodperc körüli koherenciaidőt tudtunk reprodukálni, hasonlót, mint amilyet más kereskedelmi forgalomban kapható dilúciós hűtőrendszereken mértünk. A qubit teljesítményében nem tapasztaltunk csökkenést az eltérő belső környezet és a jóval nagyobb kísérleti térfogat ellenére sem.”

Annak ellenére, hogy a szuperhűtő a legnagyobb, kevesebb helyet kíván, mint a mai, nagyméretű dilúciós hűtőszekrények. A Goldeneye hamarosan az IBM Quantum Computation Centerbe költözik a New York állambeli Poughkeepsie-be, ahol a csapat nagyméretű kriogén rendszereket fog vizsgálni a jövő kvantum-adatközpontjainak hűtési igényeinek fejlesztéséhez. Ilyen lesz például az IBM Quantum System Two rendszerrel való használatra még kifejlesztés alatt álló Blues Kide platform.

Hardverek, szoftverek, tesztek, érdekességek és színes hírek az IT világából ide kattintva!