Квантовый компьютер похож на оркестр, где каждый музыкант играет свою партию, но стоит дирижёру взмахнуть палочкой чуть сильнее — и тончайшие инструменты расстраиваются от лишнего тепла. Управлять кубитами при температуре 10 мК (в 300 раз холоднее морозилки) — всё равно что дирижировать оркестром в ледяном зале, где даже дыхание может всё испортить. Новая схема на основе адиабатической логики квантовых параметронов решает эту проблему: она генерирует микроволновые импульсы для управления кубитами, тратя всего 111 пиковатт на кубит. Для сравнения: лампочка в холодильнике потребляет в миллиарды раз больше.
Секрет экономии — в объединении двух способов передачи сигналов: микроволнового и временного мультиплексирования. Раньше для каждого кубита тянули отдельный провод из тёплой комнаты в криостат, как отдельную трубу к каждому растению в теплице. Теперь по нескольким линиям можно управлять множеством кубитов, как если бы одна труба с клапанами по очереди подавала воду разным грядкам. При этом виртуальные Z-гейты применяются параллельно с X-гейтами, что позволяет выполнять любые однокубитные операции, не прерывая поток.
Эксперимент подтвердил: кубиты, управляемые новым контроллером, сохраняют когерентность — то есть не теряют свои квантовые свойства из-за шума или нагрева. Это как если бы оркестр сыграл сложнейшую симфонию в ледяном зале, и ни одна струна не лопнула от холода, а дирижёр не вспотел. Теперь можно наращивать число кубитов, не боясь, что система перегреется и «расстроится».
Температура 10 мК — это в 30 раз холоднее, чем температура реликтового излучения Вселенной (около 2,7 К). В таком холоде даже тепловые колебания атомов почти замирают.
В романе «Квантовый вор» Ханну Райаниеми описан мир, где вычисления идут при сверхнизких температурах, а управление требует минимальных затрат энергии — как в этой разработке.