„Gefrierschränke“ für Qubits von IBM – neues Projekt für Standard-Rechenzentren

Der Aufbau moderner Rechenzentren mit Quantencomputern ist eine enorme Herausforderung, da jede Maschine hochentwickelte Kryo- und Vakuumsysteme erfordert. Bislang gab es kein universelles Rack, mit dem sich verschiedene Einheiten für große Quantenplattformen miteinander verbinden ließen. Vor kurzem stellte IBM jedoch universelle Kryogenikmodule vor, die als Kühlsystem fungieren können.

Technische Einblicke in das neue System

Um eine einzige ultrakalte Umgebung zu schaffen, haben die Entwickler zwei modulare Kryogenikeinheiten miteinander verbunden. Eine solche Architektur eignet sich perfekt für zukünftige Quantencomputer. Während der Tests kühlte das neue System in weniger als fünf Tagen auf 4 K ab. Diese Temperatur ist für die supraleitenden Qubits erforderlich, da bereits minimale thermische Veränderungen die Quantenzustände erheblich stören können.  

IBM entwickelte rechteckige kryogene „Zellen“, die nebeneinander angeordnet werden können. Jede Zelle verfügt über ein unabhängiges Kühlsystem und mehrere Schichten thermischer Abschirmungen. Das Volumen einer einzelnen Vakuumzelle beträgt etwa 2,75 m³. Ein solches System bietet bis zu zwölfmal mehr Platz für die Verkabelung, was bedeutet, dass die Anzahl der Verbindungen zwischen benachbarten Prozessoreinheiten deutlich erhöht werden kann.

Das wichtigste Element für die weitere Skalierung des Projekts dürften L-Koppler sein, mit denen Quantenprozessoren in einem Abstand von etwa einem Meter miteinander verbunden werden können. Noch in diesem Jahr plant das Unternehmen, Tests mit echten Quantenprozessoren durchzuführen.  

IBM hat langfristige Pläne für die weitere Entwicklung dieses Projekts. Jüngsten Einschätzungen zufolge rechnet das Unternehmen jedoch damit, L-Koppler bis 2027 einzusetzen, und das vorrangige Ziel ist die Realisierung des IBM Starling-Systems bis 2029. Die neuen kryogenen Module tragen somit dazu bei, das Hauptproblem bei der Unterbringung, Kühlung und Vernetzung einer großen Anzahl von Quantenprozessoren für Standard-Rechenzentren zu lösen.

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