Egy amerikai laborban található az univerzum egyik leghidegebb helye

Bár az univerzum leghidegebb helyeit sokáig a világűrben kellett keresni, ma már a földi laboratóriumokban hozzák létre a legextrémebb értékű hőmérsékleteket. A szakértők az anyagot a gyakorlatban elérhető legalacsonyabb hőmérsékletek közelébe hűtik. A szélsőséges hideg a kvantumtechnológia egyik fontos feltétele, mivel az alacsonyabb hőmérséklet csökkenti a környezetből származó zavaró hatásokat, így stabilabbá teheti a rendkívül érzékeny kvantumállapotokat.

A hőmérséklet az atomok és molekulák mozgásának energiáját jellemzi. Az abszolút nulla, vagyis 0 Kelvin-fok –273,15 Celsius-foknak felel meg, ennél alacsonyabb hőmérséklet elméletileg nem lehetséges. A jelenlegi rekordot a németországi Brémában működő QUANTUS kutatócsoport állította fel 2018-ban: 38 pikokelvines, vagyis az abszolút nullánál mindössze 38 ezermilliárdod kelvinnel magasabb hőmérsékletet értek el.

Legyél Te is előfizetőnk!Tetszik a National Geographic online tartalma? A nyomtatott magazinban további, máshol nem elérhető történeteket és fotókat találsz. Aktuális előfizetési akciónkról itt tájékozódhatsz.

Az IBM (International Business Machines) most egy ennél jóval „melegebb”, de a kvantumszámítógépek működtetéséhez megfelelő hűtőrendszerrel ért el fontos mérföldkövet – számol be az IFLScience. A New York állambeli Yorktown Heightsben működő kutatóközpontban egy moduláris kvantumhűtő két első elemét kapcsolták össze, amelyek a rendszert 15 millikelvinig képesek lehűteni. A berendezést először kevesebb mint öt nap alatt 4 Kelvin-fokra, vagyis a folyékony hélium hőmérsékletére hűtötték, majd innen tovább csökkentették a hőmérsékletet.

Ezért fontos az extrém hideg

A cél az IBM szerint egy hibajavításra képes, úgynevezett hibatűrő kvantumszámítógép létrehozása, ezt 2029-re akarják elkészíteni. Erre azért van szükség, mert a kvantumszámítógépek méretének növekedésével a hibák előfordulásának valószínűsége is nő. A nagyobb rendszereknek működés közben kell felismerniük és korrigálniuk a hibákat.

„A hibatűrő kvantumszámítógépek ipari alkalmazásának megvalósítása több alapvető technológiai áttöréstől függ” – mondta Jay Gambetta, az IBM Research igazgatója és az IBM Fellow munkatársa. Szerinte a kriogén modulok sikeres összekapcsolása és működtetése fontos előrelépés ezen az úton.

A 15 millikelvines hőmérséklet ugyan több milliószor magasabb a QUANTUS rekordjánál, de a kvantumszámítógép számára nem az abszolút hidegrekord a cél. A lényeg az, hogy a rendszer elég hideg legyen a törékeny kvantumállapotok stabil működéséhez. Az IBM moduláris megoldása ráadásul később további kvantumchipekkel is bővíthető, így a fejlesztők egyre nagyobb teljesítményű kvantumszámítógépek felé léphetnek tovább.