Algunos computadores cuánticos que usan circuitos superconductores enfrían su procesador hasta unos 10 a 20 milikelvin: apenas 0,01 a 0,02 °C por encima del cero absoluto. No es una temperatura necesaria para todas las tecnologías cuánticas, sino una condición de operación de esta plataforma, que necesita reducir el calor y las perturbaciones que pueden alterar sus delicados estados cuánticos.
IBM describe el funcionamiento de sus sistemas superconductores y el uso de refrigeradores de dilución en su artículo «IBM’s new modular architecture for cryogenic systems», publicado el 19 de agosto de 2026 y firmado por Catherine Dundon, Shawn Hall, Matthew Hollister y Allie Lindler. La compañía informa que sus nuevos módulos criogénicos llegaron a menos de 15 milikelvin; la cifra es un dato de un sistema de IBM, no un valor universal para todos los procesadores cuánticos.
Los qubits superconductores necesitan reducir las excitaciones térmicas
En un procesador convencional, la información se representa con bits que toman el valor cero o uno. En un circuito cuántico superconductor, los qubits se fabrican con componentes eléctricos superconductores, entre ellos uniones Josephson, y se controlan mediante señales de microondas. El enfriamiento extremo ayuda a mantenerlos en sus estados de baja energía antes de aplicar las operaciones: si el calor aporta energía suficiente, puede excitar los qubits y afectar el cálculo.
La refrigeración también reduce el ruido térmico que llega al chip. No significa que el procesador se vuelva inmune a errores: la temperatura es solo una parte del control experimental, junto con el aislamiento de interferencias y el diseño de las señales. IBM indica que sus procesadores se prueban en refrigeradores de dilución a unos 15 milikelvin, mientras que una guía técnica de Google Quantum AI sitúa algunos sistemas superconductores cerca de 10 milikelvin. Esos ejemplos muestran un rango de operación, no una exigencia compartida por todas las arquitecturas cuánticas.
El refrigerador de dilución enfría con una mezcla de helio-3 y helio-4
La máquina que produce esas temperaturas suele parecer una estructura metálica suspendida en etapas, instalada dentro de un recipiente aislado al vacío. No enfría de una sola vez desde la temperatura ambiente: atraviesa distintos niveles de refrigeración, con placas y conexiones que van extrayendo calor hasta llegar a la cámara inferior, donde se ubica el procesador.
En la etapa final, el refrigerador hace circular una mezcla de helio-3 y helio-4. Por debajo de aproximadamente 0,87 kelvin, la mezcla se separa en una fase concentrada, rica en helio-3, y otra diluida, compuesta principalmente por helio-4. Al pasar de la fase concentrada a la diluida, el helio-3 absorbe energía térmica de su entorno. Ese intercambio continuo permite mantener fría la cámara de mezcla. La Universidad de Oxford describe el principio como un ciclo: se extrae helio-3 de la fase diluida y más helio-3 cruza la frontera entre fases para reponerlo, absorbiendo calor en el proceso.
El isótopo helio-4 no es simplemente un combustible que se consume: participa en la fase diluida que permite el proceso. El helio-3 circula por el sistema, se separa, se bombea y vuelve a pasar por intercambiadores de calor antes de regresar a la cámara. El material explicativo del Centro SQMS de Fermilab detalla esa circulación y la función de la cámara de mezcla; al tratarse de un circuito cerrado, el enfriamiento depende de mantener el ciclo y limitar el calor que entra al refrigerador.
Cables y filtros también forman parte del sistema criogénico
El chip no puede operar desconectado: necesita recibir pulsos de control y enviar señales de lectura. Por eso, dentro del refrigerador hay cables que atraviesan varias etapas de temperatura, además de filtros y componentes que ayudan a controlar el ruido de las señales. Cada conexión puede conducir calor desde el exterior, de modo que el sistema debe equilibrar la comunicación con el aislamiento térmico.
La forma de “lámpara metálica” corresponde a las placas y soportes escalonados de algunos refrigeradores, no al procesador mismo. En los diseños de IBM, el chip ocupa la zona más fría del conjunto, mientras que otras partes de control y procesamiento clásico pueden ubicarse fuera de la cámara criogénica. Esta separación permite que los qubits permanezcan cerca de 0,02 °C sobre el cero absoluto sin exigir que todo el computador funcione a esa temperatura.
REDIMIN Responde
¿A qué temperatura operan algunos computadores cuánticos que usan circuitos superconductores?
Operan a temperaturas de entre 10 a 20 milikelvin, que es apenas 0,01 a 0,02 °C por encima del cero absoluto.
¿Qué tecnología utiliza IBM para enfriar sus sistemas superconductores?
IBM utiliza refrigeradores de dilución que pueden llegar a temperaturas de menos de 15 milikelvin, según su artículo publicado el 19 de agosto de 2026.
¿Cómo afecta el calor a los qubits superconductores en un circuito cuántico?
El calor puede excitar los qubits, afectando el cálculo, ya que los qubits superconductores necesitan reducir las excitaciones térmicas para mantenerse en sus estados de baja energía.
¿Qué mezcla se utiliza en los refrigeradores de dilución para enfriar los procesadores cuánticos?
Se utiliza una mezcla de helio-3 y helio-4, donde el helio-3 absorbe energía térmica al pasar de una fase concentrada a una diluida, manteniendo fría la cámara de mezcla.
¿Cómo se asegura el equilibrio entre comunicación y aislamiento térmico en los sistemas criogénicos?
Se utilizan cables, filtros y componentes dentro del refrigerador que atraviesan varias etapas de temperatura para controlar el ruido de las señales, equilibrando la comunicación con el aislamiento térmico.
