Vedci v rámci nového kvantového experimentu nafúkli dva atómy do nezvyčajných rozmerov a pomocou úpravy ďalších podmienok a vlastností z nich vytvorili dva extrémne rýchle qubity, teda kvantové bity, informuje ScienceAlert. Podarilo sa im tak vytvoriť základnú stavebnú jednotku kvantových počítačov v podobe, ktorá prekonáva ich zásadné nedostatky.

Rušenie zvonka

Dvoj-qubitová kvantová brána je najjednoduchším základným komponentom kvantových počítačov, ktorý umožňuje kvantové previazanie a zároveň čítanie jednotlivých kvantových bitov. Vedci v tomto smere experimentujú už dlhú dobu a problémom naďalej ostáva samotné kvantové previazanie, do ktorého sa pripletú aj komponenty nepatriace do samotného zariadenia.

Takýmto spôsobom dochádza k rušeniu, nepresnostiam alebo kompletnému zlyhaniu. Počas nového experimentu ochladili dva nafúknuté atómy na teplotu tesne nad absolútnou nulou a vytvorili tak extrémne rýchlu dvoj-qubitovú kvantovú bránu. Práve rýchlosť bola v tomto prípade obzvlášť dôležitá, keďže k narušeniu zvyčajne dochádza do jednej mikrosekundy.

Nový experiment dokázal vykonávať výpočty tak rýchlo, že ich nestihlo postihnúť rušenie. K dosiahnutiu tohto dôležitého míľnika vedci skonštruovali komplikované zariadenie, v ktorom sa dostali atómy rubídia do plynného skupenstva a vytvorili dva kvantové bity. Tam však komplikácie nekončili a tím vedcov z Národného inštitútu prírodných vied v Japonsku zlomil rekord.

Extrémna presnosť

Po ochladení atómov na takmer absolútnu nulu pomocou laserov ich následne do veľmi presných pozícií, vďaka ktorým boli od seba vzdialené len niekoľko mikrometrov. Za týmto účelom použili takzvané „optické kliešte“, teda veľmi presné lasery so schopnosťou manipulovať s objektami s veľkosťou atómov. Výsledky štúdie vedci zverejnili v žurnále Nature Photonics.

Tam úprava atómov nekončila a pomocou laserov manipulovali s ich elektrónmi, kým ich nedostali z ich pôvodných orbitalov na orbitaly s obrovskými medzerami. Vznikli tak takzvané „Rydbergove atómy“ a každej 6,5 nanosekundy si medzi sebou začali vymieňať tvar orbitalov a energiu elektrónov.

user6614106/freepik

Výsledkom experimentu bola rýchlosť, ktorá je až viac ako 100-násobne vyššia v porovnaní so staršími experimentami implementujúcimi Rydbergove atómy. Rýchlosť operácie sa totiž pohybovala okolo 6,5 nanosekundy.

Jedná sa tak o rekord tejto konkrétnej technológie, avšak nie o celkový rekord. Ten sa podarilo stanoviť ešte v roku 2019, kedy umožnili fosforové atómy trvanie operácie len 0,8 nanosekundy. Technológia najnovšieho experimentu má ale potenciál prekonať dôležité prekážky a priblížiť nás ku kvantovým počítačom aj bez dosahovania najvyšších rýchlostí.