Už len krok ku kvantovým počítačom. Prvýkrát zmerali celý systém bez toho, aby ho zničili
Jedným z menej známych kľúčových aspektov kvantových počítačov je niečo, čo sa nazýva „kvantové nedeštruktívne merania“ (Quantum nondemolition measurement – QND), teda špeciálny typ merania kvantového systému, ktorý sa vzťahuje na pozorovanie určitých kvantových stavov bez ich zničenia, píše portál ScienceAlert.
Vzhľadom na to, že nechceme, aby sa kvantový počítač pri svojich výpočtoch každú sekundu zničil, rozvíjať tieto merania je nesmierne dôležitá úloha.
Teraz vedci v štúdii publikovanej Nature Physics predviedli novú techniku zaznamenávania QND.

Výskum sa týkal kvantových mechanických systémov, teda objektov, ktoré sú z hľadiska kvantových výpočtov relatívne veľké, no v našom meradle mimoriadne malé.
Na zvládnutie nevyhnutnej „kvantovej mágie“ sa pritom používa mechanický pohyb (napr. vibrácie), pričom je možné tieto systémy kombinovať s inými kvantovými systémami.
Kvantový mechanický systém
Pre účely tejto štúdie, v ktorej tím odborníkov zvládol extrakciu informácií z mechanického kvantového systému bez deštrukcie samotného kvantového stavu, odborníci ako svoj mechanický systém použili vysokokvalitnú zafírovú dosku, ktorej hrúbka nedosahuje ani pol milimetra, píšu vedci v tlačovej správe.
Na nej sa nachádza tenučký piezoelektrický menič, ktorý sa používa na budenie akustických vĺn, ktoré sa odrážajú zo spodnej časti a rozprestierajú sa cez celé vnútro dosky.
Vedci poznamenávajú, že tieto „excitácie predstavujú kolektívny pohyb veľkého počtu atómov, ktoré sú však kvantované (v energetických jednotkách známych ako fonóny) a možno ich v princípe podrobiť kvantovým operáciám…“

Takéto zariadenie, ktoré možno v podstate považovať za akustický rezonátor, následne spojili so supravodivými qubitmi – jednotkami kvantovej informácie, ktoré môžu na rozdiel od bitu okrem hodnôt 0 a 1 nadobúdať obe hodnoty súčasne (superpozícia). Podľa autorov si ich môžeme predstaviť ako malé elektronické obvody, v ktorých sú kvantované stavy elektromagnetickej energie.
„Takéto elektromagnetické polia spojené so supravodivým obvodom zabezpečujú spojenie qubitu s piezoelektrickým meničom akustického rezonátora, a tým aj s jeho mechanickými kvantovými stavmi,“ uvádza sa v tlačovej správe.
Napriek tomu, že takéto hybridné qubit-rezonátorové zariadenie ponúka to najlepšie z dvoch svetov (výpočtové schopnosti supravodivých qubitov a stabilitu mechanických systémov), samotné spojenie qubitov a rezonátora nepostačuje.
Priame meranie kvantového stavu v rezonátore totiž samotný kvantový stav zničí a znemožní opakovanie merania.
NEPREHLIADNI: Geológovia v totálnom úžase. V kamennej soli našli 830 miliónov rokov staré mikroorganizmy, možno stále žijú
Preto je nesmierne dôležité disponovať možnosťou extrahovať informácie o kvantovom stave kontrolovaným a najmä nedeštruktívnym spôsobom.
Nedeštruktívne meranie
Z tohto dôvodu vedci vyvinuli novú metódu, pri ktorej počas merania nedošlo k priamej výmene energie medzi supravodivým qubitom a akustickým rezonátorom. Namiesto toho, vlastnosti qubitu záviseli od počtu fonónov v akustickom rezonátore, čo umožnilo študovať kvantový stav „bezkontaktne“.
Vedci to prirovnali k hre na theremin, hudobný nástroj, ktorý sa ovláda bez dotyku.

Vytvorenie takéhoto ekvivalentu kvantového počítania, respektíve vytvorenie hybridného systému, v ktorom sa stav rezonátora odráža v spektre qubitu, je extrémne náročné.
Kvantové stavy totiž vydržia extrémne krátku dobu, pretože sú náchylné na rušenie.
Obísť tento problém a predĺžiť životnosť tohto stavu sa podarilo prostredníctvom starostlivého výberu použitých materiálov, ale i špeciálnej supravodivej hliníkovej dutiny, ktorá poskytla elektromagnetické tienenie.
To napokon umožnilo extrahovať „mieru parity“ mechanického kvantového systému – meraním dokázali určiť, či je počet fonónov v rezonátore párny alebo nepárny, bez toho, aby sa dozvedeli niečo iné o ich rozdelení. Uvedené je dôležité pre opravu chýb v kvantových technológiách a systémoch.
Tento pokrok pritom predstavuje aj cestu k ďalším aplikáciám, ako je napr. kvantová korekcia chýb (quantum error correction).
Čítajte viac z kategórie: Novinky
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú

Koniec obmedzení rýchlosti svetla? Vedci vyvinuli čip, ktorý ho dokáže „zabrzdiť“

Vedci našli spôsob, ako oživiť staré antibiotiká. Baktérie odzbrojili špeciálnou molekulou

Vojna vo vesmíre ublíži všetkým. Odchádzajúci veliteľ varuje pred zničením obežnej dráhy

Legendárna sonda sa konečne prebrala. Po 20 rokoch mieri za hranice slnečnej sústavy

Vedci našli látku, ktorá môže omladiť imunitu. Pomôcť by mohla aj pri očkovaní
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Tragická nehoda na Slovensku si vyžiadala život českého politika. Auto po náraze skončilo pod mostom
PREMIUMKlasický životopis už nestačí: Expertka radí, ako v roku 2026 prejsť cez AI filtre a zaujať náborárov

Trump má rokovať o útoku na krajinu, ktorá je 25-krát väčšia ako Slovensko. V hre je riziko stretu s Ruskom

Nová zbraň „vypraží“ nepriateľské drony. Za jediný let vyradí vyše 50 strojov

Odborníci varujú: Na Slovensku pribudne 540-tisíc penzistov, štát už pre nich nebude mať dosť peňazí
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Čakali sme 40 rokov. Akčná novinka práve pribudla online aj s dabingom, dá sa pozrieť aj zadarmo
- Majú zásoby až 100 miliárd m³. Prehliadaný štát dodá EÚ nový zdroj plynu, spustia ho rekordne rýchlo
- Pokorí aj Nolanovu Odyseu. Najočakávanejší film leta prichádza, už teraz búra rekordy
- Slováci môžu mať doma nebezpečné energetické zariadenie. Rozhoduje tento údaj na štítku
- Akčný veľkofilm prichádza online. O pár dní ho aj s dabingom pridá známa služba
-
- Majú zásoby až 100 miliárd m³. Prehliadaný štát dodá EÚ nový zdroj plynu, spustia ho rekordne rýchlo
- Slováci čoskoro získajú nové právo, ktoré sa výrobcom páčiť nebude. Týka sa mobilov, TV aj práčok
- Akčný veľkofilm prichádza online. O pár dní ho aj s dabingom pridá známa služba
- Čakali sme 40 rokov. Akčná novinka práve pribudla online aj s dabingom, dá sa pozrieť aj zadarmo
- Veľmoc zakázala predaj elektromobilov známej značky. Predajcovia sú zdrvení
-
- Majú zásoby až 100 miliárd m³. Prehliadaný štát dodá EÚ nový zdroj plynu, spustia ho rekordne rýchlo
- Akčný veľkofilm prichádza online. O pár dní ho aj s dabingom pridá známa služba
- Slováci čoskoro získajú nové právo, ktoré sa výrobcom páčiť nebude. Týka sa mobilov, TV aj práčok
- Veľmoc zakázala predaj elektromobilov známej značky. Predajcovia sú zdrvení
- Čakali sme 40 rokov. Akčná novinka práve pribudla online aj s dabingom, dá sa pozrieť aj zadarmo
Klimatická zmena ohrozuje cesty, železnice aj letiská. Európa na nové extrémy nie je pripravená
Nemecko kritizuje nové pravidlá EÚ pre plyn. Riskujeme energetickú bezpečnosť
Elektromobily na Slovensku prudko pribúdajú. Za rok ich počet vyskočil o 65 %
Mochovce sa posunuli k spusteniu 4. bloku. Reaktor je uzavretý, blíži sa prvá štiepna reakcia
Extrémne sucho sa rozšírilo na veľkú časť Slovenska. Najhoršia situácia je v týchto oblastiach
Čínske autá zaplavujú Rusko. Export sa za rok viac než zdvojnásobil
Apple na chvíľu zosadil Nvidiu. Trhy začínajú pochybovať o AI bubline
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Tragická nehoda na Slovensku si vyžiadala život českého politika. Auto po náraze skončilo pod mostom
PREMIUMKlasický životopis už nestačí: Expertka radí, ako v roku 2026 prejsť cez AI filtre a zaujať náborárov

Trump má rokovať o útoku na krajinu, ktorá je 25-krát väčšia ako Slovensko. V hre je riziko stretu s Ruskom

Nová zbraň „vypraží“ nepriateľské drony. Za jediný let vyradí vyše 50 strojov

