Pohľad na kvantové hodiny a kvantové previazanie dvoch atómov
R. Jacobson/NIST/Pixabay (Úprava redakcie)

Použitím slávneho myšlienkového experimentu Schrödingerovej mačky a antimonového atómu sa podarilo tímu vedcov z Univerzity Nového Južného Walesu dosiahnuť kľúčový prelom, ktorý by mohol odstrániť jednu z najväčších prekážok na ceste ku kvantovým počítačom – chyby. V rámci nového výskumu publikovaného v žurnále Nature Physics sa informácia zakóduje do antimonového atómu, ktorý má až osem rôznych spinových stavov.

Táto inovácia umožňuje bezpečnejšie ukladanie údajov, čím sa znižuje riziko straty kvantových informácií. Na tému upozornil portál IFLScience.

 

Ako Schrödingerova mačka rieši chyby v kvantových počítačoch

Schrödingerova mačka, myšlienkový experiment, ktorý vytvoril fyzik Erwin Schrödinger už v roku 1925, ilustruje paradox kvantovej superpozície. Mačka vo vnútri uzavretej škatule môže byť súčasne mŕtva aj živá, pokiaľ sa škatuľa neotvorí a stav mačky nepozoruje. Tento princíp superpozície je podobný fungovaniu kvantových bitov, tzv. qubitov. Na rozdiel od klasických bitov (0 a 1) môžu qubity existovať v kombinácii oboch stavov naraz.

Midjourney/Úprava redakcie

Problém je, že kvantové systémy sú veľmi citlivé na tzv. šum, ktorý môže spôsobiť chyby a zničiť informácie. Vedci preto zakomponovali antimonový atóm do kremíkového kvantového čipu. Oproti štandardnému qubitu s dvomi stavmi (spin hore a spin dole) má antimonový atóm až osem možných stavov. Tento systém si vyžaduje sedem po sebe nasledujúcich chýb na úplné narušenie informácie, čo zásadne znižuje pravdepodobnosť zlyhania.

Nová chladnička

Qubity, základné stavebné prvky kvantového počítača, sú mimoriadne citlivé na okolité prostredie. Aj najslabšie elektromagnetické rušenie môže spôsobiť náhodné preklopenie ich hodnôt, čo vedie k výpočtovým chybám. Preto je nevyhnutné ich chladiť na teploty blízke absolútnej nule (-273,15 °C alebo 0 K), aby mohli spoľahlivo vykonávať výpočty.

Väčšina aktuálnych technológií na chladenie qubitov, ako sú dilučné chladničky, ich dokáže ochladiť len na približne 50 milikelvinov nad absolútnu nulu. Nová chladnička od tímu z Chalmers University však dosahuje teploty 22 milikelvinov. Viac informácií nájdeš v samostatnom článku.
Sedem životov Schrödingerovej mačky

„Podobne ako príslovie, že mačka má deväť životov, náš systém potrebuje sedem po sebe idúcich chýb, aby zničil informáciu,“ vysvetľuje Benjamin Wilhelm, spoluautor štúdie. Profesor Andrea Morello dodáva: „Ak dôjde k chybe, zistíme ju okamžite a opravíme ju skôr, ako sa hromadia ďalšie problémy. Naša mačka sa síce môže vrátiť domov s veľkým škrabancom, ale bude nažive, a my dokážeme predísť ďalším zraneniam.“

Bing Image Creator

Táto technológia by mohla umožniť vytvorenie kvantových počítačov bez chýb, čím sa približujeme k vytúženému „cieľu“ kvantovej fyziky – systémom, ktoré zvládnu komplexné výpočty omnoho rýchlejšie než dnešné najvýkonnejšie superpočítače.

Čítajte viac z kategórie: Novinky

Pošli nám TIP na článok



Teraz čítajú