Si las computadoras se calientan demasiado, pueden dejar de funcionar. Un nuevo tipo de computadora cuántica, hecha de diamantes procesados, puede enfriarse realizando cálculos.
Las computadoras cuánticas hechas de diamantes procesados pueden protegerse del sobrecalentamiento. Lo hacen mediante la ejecución de un cierto algoritmo. Actualmente, la mayoría de las computadoras cuánticas aún deben almacenarse a bajas temperaturas. Con este ‘enfriamiento algorítmico’ también podrían funcionar a temperatura ambiente en el futuro.
Al igual que las computadoras normales, las computadoras cuánticas se ralentizan a medida que se calientan. Si se calientan demasiado, incluso pueden dejar de funcionar. Las computadoras ordinarias generalmente se enfrían con ventiladores. Sin embargo, las computadoras cuánticas generalmente requieren mucha más refrigeración de la que pueden proporcionar los ventiladores.
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Normas de frigoríficos
físico eric lutz y sus colegas de la Universidad de Stuttgart, por lo tanto, construyeron una pequeña computadora cuántica basada en un diamante que se enfría a sí misma realizando una serie de operaciones matemáticas. su computadora consta de tres qubits, o bits cuánticos, colocados en un diamante al que le faltan dos átomos de carbono. Los investigadores reemplazaron uno de estos átomos con un átomo de nitrógeno. El lugar del otro átomo quedó vacío.
Para controlar los cúbits, los investigadores los bombardearon con microondas. Esto cambia el giro, una propiedad de las partículas que se puede considerar como su giro, ya sea del núcleo del átomo de nitrógeno o de los núcleos de dos átomos de carbono que están cerca del vacío. Estas manipulaciones actúan como puertas lógicas, los componentes básicos de los cálculos de la computadora. Cambian el estado cuántico de un qubit. Cada estado cuántico tiene una cantidad específica de energía, por lo que una serie de puertas pueden cambiar la energía de la computadora. Como resultado, se enfría.
Los investigadores encontraron que su enfriamiento algorítmico está muy cerca del límite teórico de máxima eficiencia de enfriamiento. «Probamos y evaluamos el rendimiento de un algoritmo, pero de acuerdo con los estándares de un refrigerador», dice un miembro del equipo. Rodolfo Soldati† En otras palabras, en lugar de juzgar qué tan exitoso fue el algoritmo en el procesamiento de información, se calificó en función de qué tan bien redujo la potencia de la computadora.
Ventaja práctica
físico cuántico luis correa de la Universidad de Exeter en el Reino Unido considera importante que los investigadores también hayan desarrollado un modelo teórico para su computadora además de su exitoso experimento. Esto es necesario, porque incluso ideas aparentemente simples, como la definición de temperatura a nivel cuántico, pueden ser diferentes. «Podemos hablar de parámetros como la temperatura y la eficiencia, pero tenemos que asegurarnos de que realmente tengan sentido para el sistema que tenemos», dice.
Lutz dice que el análisis matemático de su equipo es significativamente más completo y detallado que las teorías anteriores sobre experimentos similares. Miembro del equipo Durga Dasaric dice que muchos diseños de computadoras cuánticas, como los que involucran circuitos superconductores, requieren que toda la máquina se mantenga en un refrigerador desde el principio. Entonces, comenzar con qubits a temperatura ambiente y dejar que se enfríen mediante un algoritmo es una ventaja práctica de las computadoras cuánticas basadas en diamantes, dice.
Este tipo de computadora cuántica puede realizar muchos de los mismos cálculos que otras computadoras cuánticas. El próximo paso de los investigadores es hacer que su computadora enfriada algorítmicamente sea más grande para que pueda realizar cálculos más complejos.