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.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneVzhľadom 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

Veľmoc našla nekonečný zdroj čistej energie. Pochová fosílne palivá a môže spasiť svet

Vedci sa obávajú života, ktorý ešte neexistuje. Jeho vznik by rozpútal biologickú katastrofu

Telo by nám mohli čistiť drobné roboty. Vedci z Brna nimi chcú odstrániť mikroplasty

Svätý grál energetiky je o krok bližšie. Vedci vytvorili fúzny reaktor s levitujúcim magnetom

40 rokov čakali na tento moment. Z vesmíru prišiel „zakázaný“ signál, ktorý nemal existovať
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

13-ročný chlapec na východe Slovenska šoféroval auto bez značiek. Nafúkal takmer jedno promile

Zima môže na Slovensku prekvapiť nečakaným zvratom. Meteorológovia sledujú jav, ktorý môže zmeniť celú sezónu

Na overenie máš len 7 dní. Spotify sprísňuje kontroly rodinných účtov

Jeden z najobľúbenejších nápojov môže prospievať mozgu. Neurológ vysvetľuje, prečo sa oplatí piť ho pravidelne

Pčolinského kauza sa vracia na Najvyšší súd. Bývalého šéfa SIS vlani oslobodili, teraz prichádza zvrat
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- BYD čelí novému rivalovi, ktorého predaje raketovo rastú. Porazí ho autom za 8 600 eur
- Majú zásoby 85 miliárd m³. Do Európy začne prúdiť nový zdroj plynu z prekvapivej krajiny
- Volkswagen chrlí jeden lacný elektromobil za druhým. Tento stojí 13 800 eur a má dojazd 520 km
- 40 rokov čakali na tento moment. Z vesmíru prišiel „zakázaný“ signál, ktorý nemal existovať
- 600 filmov za pár eur. Konkurent Netflixu spustil veľkú zľavu na celý rok
-
- BYD čelí novému rivalovi, ktorého predaje raketovo rastú. Porazí ho autom za 8 600 eur
- Majú zásoby 85 miliárd m³. Do Európy začne prúdiť nový zdroj plynu z prekvapivej krajiny
- 40 rokov čakali na tento moment. Z vesmíru prišiel „zakázaný“ signál, ktorý nemal existovať
- 600 filmov za pár eur. Konkurent Netflixu spustil veľkú zľavu na celý rok
- Volkswagen chrlí jeden lacný elektromobil za druhým. Tento stojí 13 800 eur a má dojazd 520 km
-
- Slováci sa majú pripraviť na 72-hodinovú krízu. Tieto batérie udržia internet, chladničku aj kúrenie
- Najúspešnejší film všetkých čias prichádza online v rozšírenej verzii. Uvidíš ho už tento týždeň
- Volkswagen chrlí jeden lacný elektromobil za druhým. Tento stojí 13 800 eur a má dojazd 520 km
- Čakáme naň 21 rokov. Kultový film sa vráti, nie však v podobe, akú diváci chceli
- Najväčšie fantasy roka dorazilo online aj s dabingom. Prvé ohlasy vyzerajú sľubne
Volkswagen prepustí až 100-tisíc ľudí. Z Nemecka napriek tomu zazneli prekvapivé slová
Európa čakala veľký solárny prepad. Zatmenie ukázalo, prečo veľké číslo pre Slovensko neplatilo
Výrobcom počítačov a mobilov končí obľúbený trik. EÚ prísne skoncuje s falošnou ekológiou
Má stáť zelená energia 120 eur za MWh? ÚRSO označil zelenú energiu za drahý omyl, pravda je iná
Európa chcela odstrihnúť Putina, deje sa však opak. Dovoz ruského LNG prudko vzrástol
USA chystajú vesmírny štít za 160 miliárd eur. Prvý ostrý zásah príde v roku 2029
Mochovce dosiahli kľúčový míľnik. Štvrtý blok už rozbehol jadrovú reakciu
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

13-ročný chlapec na východe Slovenska šoféroval auto bez značiek. Nafúkal takmer jedno promile

Zima môže na Slovensku prekvapiť nečakaným zvratom. Meteorológovia sledujú jav, ktorý môže zmeniť celú sezónu

Na overenie máš len 7 dní. Spotify sprísňuje kontroly rodinných účtov

Jeden z najobľúbenejších nápojov môže prospievať mozgu. Neurológ vysvetľuje, prečo sa oplatí piť ho pravidelne

