IBM chế tạo siêu tủ lạnh khổng lồ chỉ để "tản nhiệt" cho máy tính lượng tử

Xã hội phát triển, công nghệ phát triển giúp chúng ta biết thêm được nhiều điều thú vị hơn trong cuộc sống này. Thế nhưng nhắc về lượng tử thì chắc chắn còn rất nhiều người mơ hồ, thậm chí là chưa thể hình dung ra được. Điện toán lượng tử thường yêu cầu nhiệt độ cực lạnh tới mức “chê” các loại tủ lạnh thông thường trong nhà chúng ta.

Để đáp ứng được điều đó, IBM đã nghiên cứu và chế tạo ra một cỗ máy cực lớn, còn được gọi với cái tên mỹ miều là “siêu tủ lạnh khổng lồ” với tên mã là Project Goldeneye. Chức năng đặc biệt của siêu tủ lạnh này là có thể làm lạnh mọi thứ với nhiệt độ còn thấp hơn ngoài không gian nhiều lần.

Có thể bạn chưa biết, máy tính lượng tử có tốc độ và sức mạnh rất đáng kinh ngạc bằng cách khai thác vào lĩnh vực vật lý lượng tử. Các thuộc tính lạ lẫm như chồng chất, nơi các hạt có thể tồn tại ở hai trạng thái cùng một thời điểm. Điều này cho phép xử lý một lượng lớn thông tin, dữ liệu cùng lúc. Ngoài ra còn có thể dịch chuyển thông tin một cách rất hiệu quả.

Một điều ít ai biết là những trạng thái này rất nhạy cảm với các sự tiếp xúc với môi trường, bao gồm cả nhiệt độ. Chính vì lý do đó mà các thí nghiệm về lượng tử và máy tính thường cần chạy và giữ ở một nhiệt độ đông lạnh, nơi mà các nguyên tử hầu như không còn năng lượng.

Việc giữ cho máy tính lượng tử luôn trong trạng thái lạnh không phải là điều dễ dàng, đó là lý do tại sao IBM đã nghiên cứu và chế tạo nên một hệ thống làm lạnh, có nhiệt độ còn thấp hơn ngoài không gian. Siêu tủ lạnh khổng lồ Goldeneye được biết tới như một tủ lạnh đặc biệt, sử dụng hỗn hợp heli-3 và heli-4 để làm lạnh các chất bên trong chúng xuống phạm vi mili-Kelvin (mK).

Khác biệt so với các loại tủ lạnh thông thường, siêu tủ lạnh khổng lồ Goldeneye được thiết kế để loại bỏ các đường gấp bên trong. Phía bên trong có thể tích thử nghiệm lên tới 1.7 m³, nó lớn hơn so với các loại tủ lạnh dùng cho máy tính lượng tử trước đó. Siêu tủ lạnh khổng lồ này có dạng mô-đun và có thiết kế dạng vỏ sò, cho phép khoang chân không bên ngoài có thể mở sang một bên, giúp các nhà khoa học có thể tiếp cận phần cứng bên trong một cách dễ dàng.

Một điều thú vị là siêu tủ lạnh khổng lồ này có thể kết nối với các tủ lạnh khác nhau và làm mát ở các biên độ nhiệt khác nhau. Trọng lượng tổng thể của nó đạt 6.7 tấn, vì quá nặng nên phần nào giúp làm các rung động có thể gây nhiễu thiết bị lượng tử. Điều quan trọng hơn hết, nó chỉ chiếm một phần 10 không gian của tủ lạnh pha loãng có công suất làm lạnh tương đương. Siêu tủ lạnh khổng lồ này được vận hành bởi một nhóm các nhà khoa học.

Trong các thử nghiệm gần đây, siêu tủ lạnh khổng lồ Goldeneye có thể hạ xuống mức nhiệt độ chỉ còn 25 mK (tương đương với -273 độ C). Mức nhiệt độ này lạnh hơn 1,000 lần so với nhiệt độ trung bình ngoài không gian. Khi IBM đặt một con chip lượng tử vào bên trong và làm lạnh nó, họ có thể đạt được khoảng thời gian gắn kết các qubit lưu trữ thông tin trong 450 micro giây.

Một điều đáng buồn là siêu tủ lạnh khổng lồ Goldeneye có thể sẽ không được sử dụng ở thời điểm hiện tại để làm mát máy tính lượng tử, theo lời của IBM. Tuy nhiên, nó sẽ là nền móng cho các thử nghiệm về sau, giúp tạo ra một siêu tủ lạnh khổng lồ hiện đại hơn, có thể làm lạnh với mức nhiệt độ ấn tượng hơn Goldeneye.

Có thể chúng ta ít được tiếp xúc với máy tính lượng tử nên không hiểu rõ được tầm quan trọng của nó. Hiện nay, máy tính lượng tử được sử dụng trong những lĩnh vực như: tài chính, quân sự, tình báo, điều chế thuốc, hàng không vũ trụ, năng lượng hạt nhân, trí tuệ nhân tạo,…

• Xem thêm các bài viết chuyên mục Khám phá