Dentro brevemente
- O Google registrou uma patente para um sistema de resfriamento criogênico de sete estágios projetado para manter as temperaturas muito baixas exigidas para computadores quânticos, com estágios de resfriamento graduais atingindo cerca de 20 milikelvins, perto do zero absoluto.
- O sistema inclui a conexão de linhas de sinalização sistemáticas em todas as etapas do resfriamento, o que permite uma melhor interação entre computadores clássicos e quânticos, mantendo a eficiência térmica e reduzindo as perdas de energia.
- A inovação visa melhorar a robustez dos sistemas quânticos, que atualmente enfrentam obstáculos devido ao controle de temperatura e estabilidade de qubits, potencialmente expandindo aplicações em áreas como planejamento, finanças e governo.
O último pedido de patente do Google mostra que a empresa está focada no desenvolvimento de sistemas de resfriamento criogênico para computação quântica que não apenas abordem o desafio urgente – manter as temperaturas próximas de zero necessárias para que os sistemas quânticos funcionem de maneira eficaz – mas também trabalhem em sistemas híbridos quânticos-clássicos. . uma área que muitos especialistas esperam que surja.
A patente, intitulada “Sistemas de resfriamento criogênico para escalonamento de múltiplas unidades de computação quântica”, descreve um sistema de resfriamento composto de sete estágios separados projetados para um computador quântico supercondutor. Cada fase é resfriada gradualmente, projetada para aproximar o hardware de computação quântica absolutamente zero – o ponto mais baixo na escala de temperatura Kelvin, cerca de -459 graus Fahrenheit.
Por que os computadores quânticos precisam de resfriamento extremo
Os computadores quânticos diferem das máquinas digitais tradicionais por usarem bits quânticos, ou qubits, para processar informações. Na computação quântica, os qubits aproveitam fenômenos quânticos como superposição e emaranhamento para realizar cálculos complexos. No entanto, estes estados são extremamente frágeis e a potência dos qubits depende de estarem num estado supercondutor, onde a eletricidade flui sem resistência. Esta condição só pode ser alcançada em temperaturas extremamente baixas, próximas do zero absoluto.
A patente especifica que o sistema do Google inicia no primeiro estágio a uma temperatura de cerca de 60 Kelvins (cerca de -350 graus Fahrenheit). Cada estágio subsequente esfria gradualmente, até atingir cerca de 20 milikelvins, ou perto de -459 graus Fahrenheit, no estágio final. Este maior resfriamento garante que não haja quedas repentinas de temperatura, o que poderia danificar os componentes quânticos sensíveis.
Estrutura e benefícios do resfriamento em vários estágios
O sistema de vários estágios do Google representa um esforço para melhorar a eficiência térmica e gerenciar os custos de energia para resfriar hardware quântico.
Ashley Manraj, Diretor de Tecnologia da Pvotal Technologies, explicou a direção estratégica deste desenvolvimento ao Daily Upside: “Esta patente realmente mostra que eles estão tentando melhorar suas habilidades de gestão [quantum]pelo menos no lado do resfriamento em termos de eficiência térmica, porque você não quer gastar muita energia no resfriamento.”
Na prática, os computadores quânticos são mantidos em ambientes isolados do calor e ruído externos. Essas configurações isoladas ajudam a manter os qubits estáveis e a reduzir erros durante a computação. A abordagem do Google, com seus sete estágios de resfriamento, visa tornar esse processo gerenciável e energeticamente eficiente.
De acordo com a patente, o sistema consiste em uma série de placas quentes, cada uma conectada a uma unidade de resfriamento que diminui a temperatura gradativamente. Esse manuseio cuidadoso evita mudanças rápidas de temperatura que poderiam perturbar o sistema quântico. O último estágio, cerca de 20 milikelvins, é onde funciona o hardware quântico, atingindo o estado supercondutor necessário para processar informações quânticas.
Combinando Sistemas Clássicos e Quânticos
Um obstáculo significativo à computação quântica tem sido a integração de sistemas computacionais primitivos, que operam em temperaturas muito altas. A comunicação entre dois tipos de sistemas geralmente requer linhas de sinal físico, que podem atuar como caminhos de transferência de calor – ou pontes de calor – que contribuem para a eficiência geral do resfriamento. A patente do Google aborda esse desafio integrando a conexão de linhas de sinal em cada seção do sistema de resfriamento, permitindo uma interação eficiente entre computadores quânticos e clássicos, ao mesmo tempo que mantém a estabilidade da temperatura.
“Esta patente é interessante porque o objetivo parece ser manter os estágios de resfriamento eficientes e gradualmente aproximar os computadores convencionais da carga de trabalho”, disse Manraj ao The Daily Upside.
Esta etapa é importante para aplicações onde os sistemas quânticos e clássicos precisam trabalhar em paralelo, como processamento de dados e correção de erros. Muitos especialistas esperam agora que os computadores quânticos precisem trabalhar em paralelo com os computadores clássicos.
O caminho a seguir para a escalabilidade quântica
Apesar desses avanços, a computação quântica ainda enfrenta grandes obstáculos. Os computadores quânticos atuais são limitados em escala, com sistemas líderes abrigando mais de 1.000 qubits. Garantir uma operação estável em temperaturas tão baixas é essencial para aumentar a energia quântica.
A patente do Google, porém, parece indicar que pode valer a pena correr a corrida, apesar dos obstáculos.
“Os benefícios deste mercado podem ser subestimados”, disse Manraj, conforme relatado no Daily Upside, enfatizando o potencial dos computadores quânticos em áreas que vão desde transporte até modelagem econômica e muito mais. “O grande poder da computação quântica é a eficiência, que em teoria pode ser usada em quase todas as áreas: economia, agricultura, transportes, governo e assim por diante. Na verdade, nem sabemos o que não sabemos.”
