يشبه الحاسوب الكمومي أوركسترا يعزف فيها كل موسيقي على آلة غير مرئية. فبدلًا من الكمانات والأبواق، لدينا كيوبتات، وهي جسيمات هشة يسهل إخراجها عن الإيقاع بأدنى حرارة أو ضوضاء. ولكي تعزف أوركسترا من ملايين هؤلاء الموسيقيين بتناغم، يجب أن يقف قائد الأوركسترا ليس في قاعة دافئة، بل في البرد القارس، بجوارهم.
اليوم، تجلس إلكترونيات التحكم خارج المبرّد (cryostat) — وهو ثلاجة خاصة تعيش فيها الكيوبتات. تنتقل الإشارات عبر الأسلاك، لكن كل سنتيمتر إضافي من الكابل يضيف تأخيرًا وضوضاء، كما لو كان قائد الأوركسترا يلوّح بعصاه عبر ممر طويل. بالنسبة لعشرات الكيوبتات، هذا أمر محتمل، لكن بالنسبة لآلاف منها، لم يعد كذلك. الحل هو نقل وحدات التحكم إلى نفس البرودة التي يعمل فيها المعالج. يجب أن تكون هذه الإلكترونيات المبرّدة اقتصادية: فهي لا يحق لها تسخين الكيوبتات ولو بجزء من الألف من الدرجة.
تفرض أنواع مختلفة من الكيوبتات — فائقة التوصيل، والدورانية (spin-based)، والكيوبتات الباردة الذرية — متطلباتها الخاصة. بعضها يحتاج إلى نبضات فائقة السرعة، والبعض الآخر يحتاج إلى جهود ثابتة فائقة الدقة. يدرس المهندسون خيارات متعددة: من رقائق دقيقة خاصة مصممة على غرار الترانزستورات العادية، إلى دوائر رقمية على شريحة واحدة يمكن وضعها بجوار الكيوبت. الأمر الأصعب هو الجمع بين استهلاك منخفض للطاقة وسرعة عالية، لأن أشباه الموصلات في البرد الشديد تتصرف بشكل مختلف عن سلوكها في درجة حرارة الغرفة.
إذا نجح المهندسون، ستصبح الإلكترونيات المبرّدة هي قائد الأوركسترا القادر على إدارة أوركسترا من ملايين الكيوبتات. عندها ستتولى الحواسيب الكمومية مهام لا تستطيع الآلات التقليدية تحملها: من البحث عن أدوية جديدة إلى فك شيفرات العمليات الجزيئية الأكثر تعقيدًا. وكل ذلك بفضل دوائر تعمل في البرد، حيث يتحول الهواء نفسه إلى جليد.
عند درجة حرارة الهيليوم السائل (–269 درجة مئوية)، تصبح العديد من المعادن فائقة التوصيل وتفقد مقاومتها الكهربائية، مما يساعد في إنشاء دوائر فائقة السرعة واقتصادية للتحكم في الكيوبتات.