Квантовий комп'ютер вперше запрацював у космосі

Дослідники з Віденського університету вперше запустили квантовий комп’ютер у космосі.

Його вивела на орбіту ракета Falcon 9 в липні 2025 року. Однак запустити комп’ютер вдалось лише після тривалих та важких випробувань, які продемонстрували складність експлуатації у сурових космічних умовах. 

Запуск квантового комп’ютера у космосі дозволяє розв’язати давню проблему — необхідності передачі даних із супутників на Землю. Хоча завдяки таким компаніям, як SpaceX, запуск космічних апаратів на орбіту став значно простішим, проблеми експлуатації залишаються переважно тими самими. 

Супутники чудово збирають необроблені дані, однак не мають обчислювальних потужностей для їхньої обробки. Це змушує відправляти всі отримані дані на Землю. Проте пропускна здатність низхідного каналу та доступність наземних станцій обмежують обсяги даних, які приймаються.

Альтернативою може бути обробка даних безпосередньо супутниками. Квантові технології могли б зіграти тут вирішальну роль. Однак кубіти надзвичайно чутливі до зовнішнього впливу. Орбітальне середовище не забезпечує контрольованих умов як у лабораторіях, здатних забезпечити екранування системи.

Запуск квантового комп’ютера на орбіту сам по собі створює серйозне механічне навантаження на компоненти. Дослідники зміцнили компоненти з допомогою титанових опорних пластин та крихких оптичних волокон з допомогою епоксидної смоли.

Навіть після широких випробувань на вібрацію перед запуском, тільки лише три із шести кремнієвих лавинних фотодіодів (SPAD), встановлених для реєстрації фотонів, пережили політ. Яскраве сонячне проміння створювало значний фоновий шум, який заважав приладам SPAD проводити вимірювання. Тому дослідники проводили їх у 30-хвилинні періоди, коли Місяць проходив у тіні Землі. 

Окрім цього дослідники зіткнулись з радіаційними перешкодами, які створювали пояси Ван Аллена, утворювані магнітним полем Землі, що захоплюють фотони та електрони. Дослідники передбачили це ще перед пуском й помістили пристрій у корпус з алюмінію аерокосмічного класу. Корпус стримував електрони, однак не протони, що погіршувало роботу фотонних детекторів.

Клей, який використовувався для фіксації лазера, руйнувався у вакуумі й забруднював оптичні прилади. Через це вихідна потужність лазера впала з 20 мВт до 4. Нарешті після численних труднощів дослідникам нарешті вдалося перевірити, чи є фотони, що рухаються крізь схеми приладу, нерозрізненними.

Моделювання на Землі передбачали, що це відбудеться, коли температура кристалів, що випромінюють фотони, досягне 32,5°C. Саме це дослідники згодом і спостерігали. Хоча це поки не обробка супутникових даних, дослідники показали, що квантові процесори можуть бути компактними, працювати в космосі та використовуватись для встановлення квантових каналів зв’язку між Землею та супутниками.

Результати дослідження опубліковані на сервері препринтів arXiv 

Джерело: Interesting Engineering; University of Vienna