Google har ett 20-tal kvantdatorer i sitt labb i Santa Barbara, där Dr Erik Lucero och hans team försöker skapa framtiden för datoranvändning.
Utanför värmer ljummen septembersol en idyllisk kust, medan Kalifornien solar sig på ännu en perfekt dag.
Inuti är det minus 460 Fahrenheit (-273 Celsius) på vissa ställen, fickor av kyla som sprudlar av kvantmekanikens omöjliga fysik – en vetenskap där saker samtidigt kan existera, inte existera och också vara något mittemellan.
Det här är Googles Quantum AI-laboratorium, där dussintals supersmarta människor arbetar på ett kontor utrustat med klätterväggar och elektriska cyklar för att forma nästa generation av datorer – en generation som inte liknar allt som användare för närvarande har i sina fickor eller kontor.
"Det är en ny typ av dator som använder kvantmekanik för att göra beräkningar och låter oss... lösa problem som annars skulle vara omöjliga", förklarar Erik Lucero, chefsingenjör vid campus nära Santa Barbara.
"Den kommer inte att ersätta din mobiltelefon, din stationära dator, den kommer att fungera parallellt med dessa saker."
Kvantmekanik är ett forskningsfält som forskare säger kan användas en dag för att begränsa den globala uppvärmningen, designa stadstrafiksystem eller utveckla kraftfulla nya läkemedel.
Löftena är så stora att regeringar, teknikjättar och nystartade företag runt om i världen investerar miljarder dollar i det och anställer några av de största hjärnorna som finns.
Kvantdatorer kommer inte att ersätta mobiltelefoner och stationära datorer, men de kommer att fungera tillsammans med dem.
Schrödingers katt
Gammaldags datoranvändning bygger på idén om binär säkerhet:tiotusentals "bitar" av data som var och en definitivt antingen är "på" eller "av", representerade av antingen en etta eller en nolla.
Kvantberäkningar använder osäkerhet:dess "qubits" kan existera i ett tillstånd av både enhet och nollhet i vad som kallas en superposition.
Den mest kända illustrationen av en kvantsuperposition är Schrodingers katt – ett hypotetiskt djur instängt i en låda med en giftflaska som kan eller inte kan splittras.
Medan lådan är stängd är katten levande och död samtidigt. Men när du väl stör kvanttillståndet och öppnar lådan är frågan om kattens liv eller död löst.
Kvantdatorer använder denna osäkerhet för att utföra massor av till synes motsägelsefulla beräkningar samtidigt – lite som att kunna gå ner för alla möjliga vägar i en labyrint på en gång, istället för att prova var och en i serie tills du hittar rätt väg.
Fullständigt förståeligt:Erwin Schrodingers tankeexperiment hade en katt i en låda som var både levande och död tills den observerades.
Svårigheten för kvantdatordesigners är att få dessa qubits att behålla sin superposition tillräckligt länge för att göra en beräkning.
Så fort något stör dem – buller, smuts, fel temperatur – kollapsar superpositionen och du står kvar med ett slumpmässigt och troligen nonsens svar.
Kvantdatorn Google visade upp för journalister liknar en steampunk-bröllopstårta som hängdes upp och ner från en stödstruktur.
Varje lager av metall och böjda ledningar blir gradvis kallare, ner till slutskedet, där processorn i handflatan kyls till bara 10 Millikelvin, eller cirka -460 Fahrenheit (-273 Celsius).
Den temperaturen – bara en nyans över absoluta nollpunkten, den lägsta möjliga temperaturen i universum – är avgörande för den supraledning som Googles design bygger på.
Även om lagerkakadatorn inte är jättestor - ungefär en halv person hög - tas en anständig mängd labbutrymme upp med utrustningen för att kyla den - rören sveper över huvudet med heliumutspädningar som komprimeras och expanderar, med samma process som håller ditt kylskåp kallt.
Längst ner på layercake-datorn är det bara 10 Millikelvins, i stort sett det kallaste det kan vara någonstans i universum.
Framtid
Men... vad gör det egentligen?
Tja, säger Daniel Lidar, expert på kvantsystem vid University of Southern California, det är ett område som lovar mycket när det mognar, men som fortfarande är ett litet barn.
"Vi har lärt oss att krypa men vi har verkligen inte lärt oss hur man går eller hoppar eller springer ännu", sa han till AFP.
Nyckeln till dess tillväxt kommer att vara att lösa problemet med superpositionella kollapser – öppningen av kattlådan – för att möjliggöra meningsfulla beräkningar.
När denna process för felkorrigering förbättras kan problem som optimering av stadstrafik, vilket är jävligt svårt på en klassisk dator på grund av antalet oberoende variabler som är involverade – bilarna själva – komma inom räckhåll, sa Lidar.
"På (en felkorrigerad) kvantdator kan du lösa det problemet", sa han.
Kvantdatorer skulle en dag kunna optimera trafikflödet runt städer och förvisa gridlock för alltid.
För Lucero och hans kollegor är dessa framtida möjligheter värda hjärnsmärtan.
"Kvantmekanik är en av de bästa teorierna som vi har idag för att uppleva naturen. Det här är en dator som talar naturens språk.
"Och om vi vill gå ut och ta reda på dessa riktigt utmanande problem, för att hjälpa till att rädda vår planet, och saker som klimatförändringar, än att ha en dator som kan göra exakt det, skulle jag vilja det." + Utforska vidare
© 2022 AFP
