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
Veľmi sme sa mýlili. Vedci objavili na Mesiaci čudný materiál
Spojenec Slovenska dostal ultimátnu zbraň. „Dračiemu ohňu“ neunikne ani jedna raketa, zasiahne aj mincu
Stiahneš si 10 000 filmov v 4K za sekundu. Japonskí vedci vyvinuli najrýchlejší internet na planéte
Odolá chemikáliám a rýchlo tvrdne. Japonci nahradili cement odpadom a vytvorili pevnejší materiál
Historický pokus vedy: Experti sa snažia replikovať prvú vec, ktorá kedy žila na Zemi
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
MIMORIADNE: Na Slovensko sa ženie silný búrkový systém. Hrozí čierny scenár a vietor nad 100 km/h
Cítiš po večeroch hlad a ľahko priberáš? Jednoduchá zmena v tvojej rutine to môže zvrátiť
Prezidentské voľby v Poľsku vyhral opozičný kandidát Karol Nawrocki. Hlásia rekordnú účasť
Pacienti na Slovensku narážajú na finančnú náročnosť. Onkológ o inovatívnych liečbach rakoviny (ROZHOVOR)
Známa politická redaktorka opúšťa Markízu: „Niet kvôli čomu zostať,“ napísala na rozlúčku
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- VIDEO: Číňania vymysleli šialený experiment. 36-tonovým tankom prešli po batérii EV, toto sa stalo
- Totálny prepadák za desiatky miliárd. Vojenská loď USA vyzerá ako zo zlého filmu
- Konečne je to tu. Stranger Things sa vráti v temnom finále, Netflix zaskočil divákov
- Ľudia už nerobia skoro nič. V Ázii stavajú priehradu len stroje, riadi ich umelá inteligencia
- Kvantový zázrak v kryštáli: Vedci objavili nový materiál, ktorý naštartuje novú éru elektroniky
-
- „Našli“ signál pokročilej civilizácie. Vedci neverili vlastným očiam, keď zistili, o čo ide
- VIDEO: Číňania vymysleli šialený experiment. 36-tonovým tankom prešli po batérii EV, toto sa stalo
- Najväčšie eso Netflixu aj nový Predátor. TOP 11 filmov a seriálov, ktoré musíš vidieť v júni (PREHĽAD)
- Ročne spravím spaľovákom 48 000 km, predal som ho a kúpil elektromobil. Výsledok ma dostal
- Slovákov očarila nová česká komédia na Netflixe. Sledujú ju viac než ČERNÁKA
-
- Pošlú ich rovno do šrotu. Kontroverzná regulácia Európskej komisie o autách je na spadnutie
- „Našli“ signál pokročilej civilizácie. Vedci neverili vlastným očiam, keď zistili, o čo ide
- Majú zásoby 85 miliárd m³. Do Európy začne prúdiť nový zdroj plynu z prekvapivej krajiny
- Rusi urobili „geniálny“ ťah. Kým ich vojaci trpia na Ukrajine, africkému štátu dodali najmodernejšiu techniku
- Posledná vesmírna hrdinka Sovietskeho zväzu je na smiech, slávu vymenila za propagandu
Zuckerberg zaútočil na Google a OpenAI. Miliarda ľudí už skúša jeho AI
Nové pravidlá pre turistov na Ibize. Bez povolenia tam šoférovať nebudeš
Rusko znovu útočilo v noci. Charkov a Záporožie hlásia obete
Samsung a Apple odstupujú od ruských surovín. Dôvodom sú sankcie
Ropný kartel OPEC+ zvyšuje ťažbu. Svet čaká na cenové dopady
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
MIMORIADNE: Na Slovensko sa ženie silný búrkový systém. Hrozí čierny scenár a vietor nad 100 km/h
Cítiš po večeroch hlad a ľahko priberáš? Jednoduchá zmena v tvojej rutine to môže zvrátiť
Prezidentské voľby v Poľsku vyhral opozičný kandidát Karol Nawrocki. Hlásia rekordnú účasť
Pacienti na Slovensku narážajú na finančnú náročnosť. Onkológ o inovatívnych liečbach rakoviny (ROZHOVOR)
Známa politická redaktorka opúšťa Markízu: „Niet kvôli čomu zostať,“ napísala na rozlúčku
Copyright© 2025 by Startitup, s. r. o. Všetky práva vyhradené