Komputery kwantowe: wolne kriostaty, które wstrząsają kubitami

Kriochłodziarki chłodzą się wolno, a ich drgania docierają do eksperymentu

Co się dzieje. Kriochłodziarka z rurą pulsacyjną lub podobna, wbudowana w produkt, długo doprowadza układ od temperatury pokojowej do temperatury pracy. Sprężarka i głowica zimna pracują na stałych nastawach przez całe chłodzenie. Gdy układ jest już zimny, okresowe fale ciśnienia chłodziarki objawiają się drganiami i tętnieniem temperatury przy próbce, a zespół strojenie tłumienia i nastaw prowadzi metodą prób.

Ile to kosztuje. Długie oczekiwanie po każdym ogrzaniu z powodu naprawy lub zmiany sprzętu, mniej cykli badań tygodniowo i produkt, którego szumy i stabilność zależą od tego, jak dobrze nastrojono jedną instalację.

Dlaczego zwykłe rozwiązanie nie działa. Większa izolacja mechaniczna dodaje masy i wydłuża chłodzenie. Łagodniejsza praca chłodziarki zmniejsza drgania, ale też moc chłodniczą. Nastawy znalezione na jednym egzemplarzu rzadko pasują do następnego, bo każdy montaż ma własne obciążenia cieplne i rezonanse.

Jak sprawdza to zdalna diagnoza w stałej cenie. Na podstawie Państwa zapisów chłodzenia (temperatury na każdym stopniu, ciśnienia, nastawy sprężarki i zaworów) oraz pomiarów drgań lub szumu temperatury buduję prosty model tego, jak ciepło i drgania przenoszą się przez układ. Zdalna diagnoza w stałej cenie pokaże Państwu, czy regulacja chłodziarki oparta na modelu może skrócić chłodzenie i zmniejszyć tętnienie w temperaturze pracy oraz czego by to wymagało.

Punkty pracy i impulsy kubitów rekalibruje się ręcznie

Co się dzieje. Każdy kubit potrzebuje własnego punktu pracy, kształtów impulsów i nastaw odczytu. Dryfują one wraz z temperaturą, z sąsiednimi kubitami i w ciągu dni. Fizycy uruchamiają procedury kalibracji, patrzą na wyniki i korygują parametry, często kubit po kubicie, zanim można zacząć użyteczne pomiary.

Ile to kosztuje. Czas maszyny zużywany na kalibrację zamiast na obliczenia, błędy bramek rosnące wraz z dryfem nastaw oraz wysoko wykwalifikowani ludzie związani rutynowym strojeniem. Każdy dodatkowy kubit zwiększa pracę.

Dlaczego zwykłe rozwiązanie nie działa. Skryptowe sekwencje kalibracji pomagają, ale powtarzają te same skany niezależnie od tego, czy cokolwiek się zmieniło, i traktują każdy parametr osobno. Zespoły szukające kogoś, kto zna zarówno teorię regulacji, jak i sprzęt kwantowy, znajdują niewielu kandydatów.

Jak sprawdza to zdalna diagnoza w stałej cenie. Na podstawie Państwa zapisów kalibracji, zapisów dryfu i parametrów korygowanych przez Państwa sekwencje sprawdzam, które wielkości dryfują razem i jak przewidywalny jest dryf. Zdalna diagnoza w stałej cenie odpowie, czy regulacja optymalna i śledzenie punktów pracy oparte na modelu mogą skrócić czas kalibracji oraz czego by to wymagało w Państwa stosie regulacji.

Więcej: Optymalizacja trajektorii i generowanie wartości zadanych

Większe maszyny dochodzą do granicy odbioru ciepła w najniższych temperaturach

Co się dzieje. Gdy procesory rosną, granica przesuwa się z układu scalonego na kriostat: okablowanie, wzmacniacze i elektronika sterująca wnoszą ciepło do najzimniejszego stopnia, a moc chłodnicza dostępna w temperaturach milikelwinów jest niewielka. Producenci planują większe platformy kriogeniczne ze znacznie większą mocą chłodniczą, podczas gdy rzadki lekki izotop helu, którego potrzebują chłodziarki rozcieńczalnikowe, jest deficytowy.

Ile to kosztuje. Moc chłodniczą, która ogranicza liczbę kubitów, długie i kruche schładzanie dużych platform, niestabilność temperatury pogarszającą kubity oraz ryzyko dostaw tego rzadkiego izotopu helu.

Dlaczego zwykłe rozwiązanie nie działa. Zwykłe powiększenie dzisiejszych chłodziarek mnoży zużycie rzadkiego izotopu i nie rozwiązuje współdziałania kilku stopni chłodzenia i obciążeń cieplnych. Stałe nastawy pracy zostawiają niewykorzystany zapas na każdym stopniu.

Jak sprawdza to zdalna diagnoza w stałej cenie. Na podstawie Państwa danych projektu cieplnego, temperatur stopni, przepływów i pomiarów obciążeń cieplnych sprawdzam, gdzie traci się zapas chłodzenia i jak stopnie oddziałują dynamicznie. Pracowałem nad sterowaniem predykcyjnym i estymacją stanu dla chłodzenia nadciekłym helem Wielkiego Zderzacza Hadronów w CERN, europejskim laboratorium fizyki cząstek. Zdalna diagnoza w stałej cenie pokaże Państwu, czy modelowanie i sterowanie predykcyjne platformy mogą zwiększyć użyteczną moc chłodniczą i stabilność oraz czego by to wymagało.

Więcej: Sterowanie predykcyjne instalacji procesowych