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

300-ročný meteorit nechal vedcov v nemom úžase. Skrýval „zázračný materiál“, aký fyzika nepoznala

Nie je to „kozmický vysávač“. Čierna diera v centre našej galaxie robí niečo oveľa desivejšie

Inžinieri chcú prepojiť Európu s Afrikou, no s týmto nepočítali. Projekt za 15 miliárd eur musí preraziť silu prírody

Ľudia ovládali oheň skôr, než sme si mysleli. Záhadný objav starý 400 000 rokov mení dejiny evolúcie

Opakuje sa to raz za život. Na oblohe vybuchne hviezda, uvidíš ju voľným okom
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

V 17-tich mala náušnice s Ficom a torty v tvare srdca s jeho menom. Králiková dostala kľúčový post na ministerstve
PREMIUMAž 29,9 % Slovákov žije v preplnených domácnostiach. Priemerné nájomné je 727 eur, nové bývanie pribúda extrémne pomaly

Slovenský úspech, aký si nečakal: Naše mesto sa dostalo do TOP 10 zimných destinácií, porazilo aj Mníchov

GymBeam kupuje nemeckú výrobnú firmu. Chce ovládnuť trh západnej Európy

Dcéra Juraja Blanára havarovala na nebezpečnom úseku. Minister incident objasnil
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Zálohovanie fliaš by mohlo skončiť. Vedci našli oveľa lepšie využitie plastov, ktoré pomôže ekonomike
- 300-ročný meteorit nechal vedcov v nemom úžase. Skrýval „zázračný materiál“, aký fyzika nepoznala
- Číňania opäť dokázali nemožné. Gigantickým vrtákom prerazili na jeden ťah už 10 km tunela
- Zbrojársky boom na východe Slovenska. Tatra tu vyrobí tisíce vojenských vozidiel pre ázijský štát
- Ľudstvo má obrovský probém. Po celom svete mizne sladká voda, vedci už poznajú dôvod
-
- Číňania opäť dokázali nemožné. Gigantickým vrtákom prerazili na jeden ťah už 10 km tunela
- Zálohovanie fliaš by mohlo skončiť. Vedci našli oveľa lepšie využitie plastov, ktoré pomôže ekonomike
- Vedci vyriešili jednu z najväčších záhad. 20 km pod Bermudami sa nachádza niečo, čo nemalo existovať
- Ľudstvo má obrovský probém. Po celom svete mizne sladká voda, vedci už poznajú dôvod
- Najväčšia TV akcia roka je tu. Slováci získajú 86 prémiových staníc úplne zadarmo
-
- Číňania opäť dokázali nemožné. Gigantickým vrtákom prerazili na jeden ťah už 10 km tunela
- Zatiaľ čo Európa míňa miliardy v USA, Švédi postavili stíhačku s motorom Volvo pre reálnu vojnu
- Zálohovanie fliaš by mohlo skončiť. Vedci našli oveľa lepšie využitie plastov, ktoré pomôže ekonomike
- Energetický prevrat je na dosah: Európsky štát našiel masívne ložisko, je v ňom 43 miliónov ton vzácnej suroviny
- Ľudstvo má obrovský probém. Po celom svete mizne sladká voda, vedci už poznajú dôvod
Drony ich nevedia zneškodniť. Rusko rozmiestnilo rakety s dosahom do Európy
Proruskí hackeri v decembri zintenzívnili útoky na vládne inštitúcie vyspelej krajiny Európy
Najväčší zamestnávateľ na Slovensku dočasne vypne výrobu. Vieme, čo bude ďalej
Malý ostrov sa mení na najnebezpečnejšie miesto Ázie. Veľmoci rozmiestňujú rakety a chrlia vyhrážky
Nová TV stanica na Slovensko nepríde. Po veľkých plánoch prišlo vytriezvenie
Čína varuje svojho „úhlavného nepriateľa“: Prestaňte dávať zbrane do tejto krajiny, inak príde odveta
Historický moment na mori: Japonsko spúšťa prvú autonómnu osobnú loď na svete
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

V 17-tich mala náušnice s Ficom a torty v tvare srdca s jeho menom. Králiková dostala kľúčový post na ministerstve
PREMIUMAž 29,9 % Slovákov žije v preplnených domácnostiach. Priemerné nájomné je 727 eur, nové bývanie pribúda extrémne pomaly

Slovenský úspech, aký si nečakal: Naše mesto sa dostalo do TOP 10 zimných destinácií, porazilo aj Mníchov

GymBeam kupuje nemeckú výrobnú firmu. Chce ovládnuť trh západnej Európy

