de.wedoany.com-Bericht: Die chinesische QuantumCTek Co., Ltd. (im Folgenden „GuDun Quantum“) hat die erste offizielle Auslieferung des in Serie entwickelten, inländischen Verdünnungskühlers ez-Q F1500 abgeschlossen. Das Gerät erreicht eine Kühlleistung von 1700 Mikrowatt pro Kern und legt damit die Grundlage für die Entwicklung zukünftiger tausend-Qubit-fehlerkorrigierbarer supraleitender Quantencomputer.
Der Verdünnungskühler ist eine zentrale Kernkomponente für den Bau supraleitender Quantencomputer. Seine Aufgabe besteht darin, dem Quantenrechner-Chip eine extrem niedrige Temperatur nahe dem absoluten Nullpunkt zu bieten und elektromagnetische Störungen sowie Vibrationen effektiv zu unterdrücken. Mit der Entwicklung der Chip-Qubit-Zahlen von mehreren Dutzend auf Hunderte bis Tausende muss der Verdünnungskühler eine größere Kühlleistung erbringen. Derzeit liegt die Kühlleistung handelsüblicher Einkern-Verdünnungskühler meist zwischen 400 und 800 Mikrowatt, was den Anforderungen tausend-Qubit-supraleitender Quantencomputer nicht gerecht wird. Die international übliche Mehrkern-Parallelschaltung kann zwar die Kühlleistung erhöhen, führt jedoch zu einer erheblichen Steigerung der Systemkomplexität und stellt eine Herausforderung für den langfristig stabilen Betrieb dar.
Das Institut für Quanteninformation und Quantentechnologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und GuDun Quantum haben gemeinsam geforscht und den ez-Q F1500 entwickelt. Dieser verwendet eine Einkern-Architektur und erreicht bei 100 Millikelvin eine Kühlleistung von 1700 Mikrowatt, bei 20 Millikelvin eine Kühlleistung von 48 Mikrowatt, wobei die tiefste erreichbare Temperatur auf etwa 5,42 Millikelvin sinken kann. Li Xu, Technikexperte des Anhui Provincial Engineering Technology Research Center for Quantum Information und von GuDun Quantum, erklärte, dass das Entwicklungsteam zwei Jahre benötigt habe. Durch die Optimierung der Tieftemperatur-Wärmetauscher wurde die Wärmeübertragungsfläche und -effizienz verbessert. Mittels zahlreicher Experimente und Finite-Elemente-Simulationen wurde der Kältebedarf der verschiedenen Temperaturstufen für tausend Qubits ermittelt und eine gezielte Systemauslegung vorgenommen. Gleichzeitig wurde durch eine abgestimmte Konstruktion mit dem Tieftemperatur-Transportsystem auf begrenztem Innenraum Platz für 3600 Tieftemperatur-Mess- und Steuerleitungen sowie über 100 Tieftemperaturverstärker geschaffen. Das Gerät verwendet zudem eine eigenständig kontrollierte Hard- und Software-Architektur; Schlüsselkomponenten wie der Pulsrohrkühler, der Temperaturregler und das Tieftemperatur-Thermometer wurden alle im Inland entwickelt.
Die Auslieferung des ez-Q F1500 wird in der zweiten Jahreshälfte beginnen. Dank dieses einkernigen Produkts mit hoher Kühlleistung müssen tausend-Qubit-fehlerkorrigierbare supraleitende Quantencomputer nicht mehr auf die Mehrkern-Parallelschaltung zurückgreifen, was eine Vereinfachung der Systemstruktur und eine Verbesserung der langfristigen Zuverlässigkeit des Kühlers ermöglicht.
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