IBM hat einen bedeutenden Meilenstein im Bereich des Quantencomputing erreicht und ein einzigartiges Kühlsystem vorgestellt. Das neue Gerät ist in der Lage, Temperaturen auf etwa 10 Millikelvin abzusenken, was fast -273,14 °C entspricht. Damit ist die Anlage 180-mal kälter als der intergalaktische Raum und löst entscheidende Herausforderungen bei der Skalierung von Quantentechnologien.

Kerntechnologie und extrem niedrige Temperaturen

Supraleitende Quantencomputer verwenden Qubits, die extrem empfindlich auf äußeres Ruscheln und Temperaturschwankungen reagieren. Thermische Effekte können den fragilen Quantenzustand stören und zu fatalen Rechenfehlern führen. Daher erfordern die Prozessoren von IBM Temperaturen von unter 15 Millikelvin. Um diese Werte zu erreichen, setzen die Ingenieure des Unternehmens auf komplexe Heliumkompressoren, Verdünnungskühler sowie mehrschichtige thermische und elektromagnetische Abschirmung.

Modularer Ansatz für die Kühlung

Die größte Herausforderung für die Ingenieure bestand nicht nur darin, extreme Kälte zu erzeugen, sondern das System mit wachsender Chipanzahl zu skalieren. Der Bau einer einzigen massiven Kühleinheit für hunderte von Prozessoren wäre extrem wartungsintensiv geworden. Daher entschied sich IBM für einen modularen Ansatz und unterteilte das System in unabhängige Einheiten mit einer Höhe und Breite von etwa 2,4 Metern. Jedes Modul bietet bis zu 12-mal mehr Platz für Verkabelung und sorgt für einen stabilen Betrieb.

Innovative L-förmige Verbinder

Um verschiedene Module zu einem einheitlichen Rechennetzwerk zu verbinden, entwickelten IBM-Spezialisten ein etwa einen Meter langes, supraleitendes Aluminiumkabel — den sogenannten L-Verbinder. Diese technologische Lösung ermöglichte es erstmals, Quantenprozessoren in separaten Kühlkammern bei gleichzeitiger Einhaltung der Betriebstemperatur zu verbinden. Dies ebnet den Weg für groß angelegte, multimodulare Architekturen.

Zukunftspläne und das Quantum Starling-System

Die Einführung der modularen Kühlarchitektur ist für das Jahr 2027 geplant, wobei die ersten Systeme aus mehreren Einheiten rund 1000 Qubits umfassen sollen. Dieser Durchbruch legt den Grundstein für das ehrgeizige Quantum Starling-Projekt, das bis 2029 realisiert werden soll. Das neue System wird voraussichtlich etwa 200 logische Qubits umfassen und moderne Supercomputer in Bereichen wie Chemie und Materialwissenschaften weit übertreffen.