Un frigorífico del tamaño de un melón enfría chips cuánticos en dos horas ✛

Original: "An ultracompact dilution refrigerator for fast quantum device characterization"
arXiv:2608.18699v1 · 2026-08-19 · CC BY 4.0 · 1 min
Un pequeño criostato de 3 kg lleva los cúbits a la temperatura de trabajo de 70 mK y permite medir su precisión de hasta el 99%.

Los cúbits superconductores son diminutos circuitos eléctricos que solo funcionan con un frío intenso, en torno a 70 milésimas de kelvin. Un frigorífico convencional para esas temperaturas tiene el tamaño de un armario y tarda casi un día en enfriar. Los ingenieros han construido un dispositivo de 3 kg y 10 cm de diámetro, como un melón pequeño, que enfría el chip hasta la temperatura necesaria en 2 horas.

El secreto está en tres circuitos de refrigeración: uno elimina rápidamente el calor principal, el segundo baja la temperatura hasta 4 kelvin y el tercero hasta 70 milikelvin. En conjunto, el proceso dura 2,1 horas en lugar del día habitual.

En este frigorífico se ha probado un chip con dos cúbits. Se han podido medir sus parámetros energéticos, su tiempo de vida y la precisión de las operaciones, que alcanza el 99,03%. Esto demuestra que el enfriamiento rápido no interfiere con los cálculos cuánticos. Ahora es posible probar nuevos prototipos más rápido y mejorar los dispositivos cuánticos.

La masa del criostato es de solo 3 kg, como un melón pequeño, y su diámetro de 100 mm permite colocarlo en el orificio de acceso de un imán potente.

La idea de sistemas criogénicos modulares conectados por canales cuánticos resuena con el concepto de computadora cuántica distribuida de la novela 'Anatema' de Neal Stephenson.

H = 4 E_C \hat{n}^2 + \frac{1}{2} E_L (\hat{\varphi} + \varphi_{\text{ext}})^2 - E_J \cos(\hat{\varphi})
La energía del cúbit se compone de las partes de carga, inductiva y de Josephson
\frac{1}{T_{1,\text{diel}}} = \frac{\hbar \omega_{01}^2}{4 E_C Q_{\text{cap}}(\omega_{01})} \coth\left(\frac{\hbar \omega_{01}}{2 k_B T_{\text{bath}}^{\text{eff}}}\right) |\langle 0 | \varphi | 1 \rangle|^2
Relaciona T1 con la frecuencia de transición, el factor de calidad del condensador y la temperatura del entorno
Científicos
Klaus von KlitzingLev LandauCharles BennettRolf LandauerSeth LloydAlexander Holevo
Conceptos
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