¿Por qué las computadoras cuánticas deben mantenerse tan frías?

La temperatura puede considerarse como una medida de la cantidad promedio de energía alrededor de un sistema que puede ser fácilmente absorbida / emitida por cualquier cosa en ese sistema. La computación cuántica se basa en bits cuánticos (qubits) que están formados por un sistema cuántico con dos estados de energía; si el sistema está en un estado, decimos que es un 0, en el otro es un 1, similar a un bit clásico. Si el qubit está “caliente”, eso significa que la temperatura es lo suficientemente alta como para que haya mucha energía alrededor para patear el qubit de 0 a 1 (o viceversa). Muchas arquitecturas de computación cuántica utilizan divisiones de energía muy pequeñas entre los estados qubit, por lo que los qubits deben enfriarse bastante.

He pasado por alto muchos detalles aquí, especialmente con respecto a los qubits: su poder no proviene de ser 0 o 1, sino que pueden estar en estados de superposición y pueden enredarse entre sí. Pero eso está más allá del alcance de su pregunta.

Debido a que la computación cuántica depende de las propiedades cuánticas de superposición y entrelazamiento … y estas son fácilmente perturbadas por la interferencia aleatoria de los átomos vibrantes cercanos.

Esta vibración es una medida de la temperatura, por lo que cuanto más frío se pueda mantener el dispositivo, menor será la vibración y mayor será la posibilidad de que la superposición y el enredo se puedan mantener desde el principio hasta el final del cálculo.

Porque las fluctuaciones térmicas normalmente degradan los estados cuánticos.
Al enfriar qubits cercanos al cero absoluto, se reducen las fluctuaciones térmicas
(esta es obviamente una explicación muy simplificada y generalizada, ya que los mecanismos específicos por los cuales los estados se degradan dependen de los portadores de información y de cómo interactúan con el entorno).

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