Квантовый компьютер впервые заработал в космосе

Исследователи из Венского университета впервые запустили квантовый компьютер в космосе.

Его вывела на орбиту ракета Falcon 9 в июле 2025 года. Однако запустить компьютер удалось лишь после длительных и сложных испытаний, которые продемонстрировали сложность эксплуатации в суровых космических условиях.

Запуск квантового компьютера в космосе позволяет решить давнюю проблему — необходимости передачи данных со спутников на Землю. Хотя благодаря таким компаниям, как SpaceX запуск космических аппаратов на орбиту стал значительно проще, однако проблемы эксплуатации остаются в основном прежними.

Спутники отлично собирают необработанные данные, однако не обладают вычислительных мощностей для их обработки. Это вынуждает отправлять все полученные данные на Землю. Однако пропускная способность нисходящего канала и доступность наземных станций ограничивают объемы принимаемых данных.

Альтернативой может стать обработка данных непосредственно спутниками. Квантовые технологии могли бы сыграть здесь решающую роль. Однако кубиты чрезвычайно чувствительны к внешнему воздействию. Орбитальная среда не обеспечивает таких контролируемых условий, как в лабораториях, способных обеспечить экранирование системы.

Запуск квантового компьютера на орбиту сам по себе создает серьезную механическую нагрузку на компоненты. Исследователи укрепили компоненты с помощью титановых опорных пластин, а хрупкие оптические волокна — с помощью эпоксидной смолы.

Даже после обширных испытаний на вибрацию перед запуском только три из шести кремниевых лавинных фотодиодов (SPAD), установленных для регистрации фотонов, пережили полет. Яркие солнечные лучи создавали значительный фоновый шум, который мешал работе приборов SPAD проводить измерения. Поэтому исследователи проводили их в течение 30-минутных периодов, когда Луна находилась в тени Земли.

Кроме того, исследователи столкнулись с радиационными помехами, создаваемыми поясами Ван Аллена, формируемыми магнитным полем Земли и улавливающими фотоны и электроны. Исследователи предвидели это ещё до запуска и поместили устройство в корпус из алюминия аэрокосмического класса. Корпус сдерживал электроны, но не протоны, что ухудшало работу фотонных детекторов.

Клей, использовавшийся для фиксации лазера, разрушался в вакууме и загрязнял оптические приборы. Из-за этого выходная мощность лазера упала с 20 мВт до 4. Наконец, после многочисленных трудностей исследователям удалось проверить, являются ли фотоны, проходящие через схемы прибора, неразличимыми.

Моделирование на Земле показало, что это произойдет, когда температура кристаллов, излучающих фотоны, достигнет 32,5°C. Именно это исследователи впоследствии и наблюдали. Хотя речь пока не идет об обработке спутниковых данных, исследователи показали, что квантовые процессоры могут быть компактными, работать в космосе и использоваться для установления квантовых каналов связи между Землей и спутниками.

Результаты исследования опубликованы на сервере препринтов arXiv 

Источник: Interesting Engineering; University of Vienna