Neka od najhladnijih mesta u univerzumu ne nalaze se u dalekom svemiru, već u laboratorijama na Zemlji. Dok je temperatura dubokog svemira oko 2,7 kelvina, najnoviji modularni kriogeni sistem kompanije IBM radi ispod 15 milikelvina. To je više od 180 puta hladnije od svemira i samo malo iznad apsolutne nule.
Razlog za ovakve ekstremne uslove su kubiti, osnovne jedinice u kvantnim računarima. Za razliku od klasičnog bita, koji ima vrednost 0 ili 1, kubit može da bude u više stanja. Kubiti mogu biti i povezani međusobno, što omogućava kvantnim sistemima da obrađuju određene vrste problema na drugačiji način od konvencionalnih računara.
Međutim, ta stanja su izuzetno osetljiva. Toplota predstavlja energiju u kretanju, a čak i mala količina dodatne energije može da poremeti kubit i njegovu interakciju sa drugim kubitima. Ovaj proces, poznat kao dekoherencija, povećava šanse za greške u proračunima. Zato proizvođači pokušavaju da stvore okruženje sa što manje toplotnih poremećaja.
U mnogim sistemima za ovu namenu koriste se razređivački frižideri. Njihova prepoznatljiva konstrukcija liči na viseću metalnu strukturu sastavljenu od više nivoa, pri čemu je svaki sledeći nivo hladniji. Kvantni procesor postavlja se na najhladniji deo, dok gornji deo ostaje na sobnoj temperaturi.
Ipak, hlađenje donosi i inženjerski problem. Kablovi koji kontrolišu kubite dolaze iz toplijih delova sistema i prenose toplotu. Više kubita obično znači i više kablova, a samim tim i veći izazov za održavanje niske temperature.
Ne zavise svi kvantni računari od ovakvih velikih kriogenih sistema. Mašine sa neutralnim atomima zadržavaju atome u vakuumskoj komori i hlade ih laserima do temperatura u mikrokelvinima, dok okolna oprema može da ostane na sobnoj temperaturi. Fotonski sistemi, sa druge strane, koriste čestice svetlosti, ali njihovi detektori pojedinačnih fotona najčešće i dalje zahtevaju hlađenje.
Rešavanje ovih tehničkih ograničenja ključno je za pouzdanije kvantne proračune, od simulacija molekula do budućih kriptografskih izazova.