Tri samostatné vedecké tímy z rôznych kútov sveta dosiahli obrovský míľnik v oblasti kvantových počítačov.

Podarilo sa im totiž dosiahnuť viac ako 99-percentnú presnosť kvantových počítačových systémov založených na báze kremíka. Na tému upozornil portál ScienceAlert.

Kvantové počítače a ich qubity

Kvantové počítače využívajú na vykonávanie rôznych výpočtov javy kvantovej mechaniky, ako je superpozícia či kvantové previazanie častíc.

Zatiaľ čo v klasickom počítači sú dáta reprezentované bitmi, ktoré vyjadrujú typické jednotky a nuly, kvantové počítače využívajú kvantové bity alebo skrátene qubity, ktoré môžu okrem 0 a 1 nadobudnúť obe hodnoty súčasne – tento stav je potom známy ako superpozícia.

RIKEN

Ako píše portál NewAtlas, to by malo umožniť kvantovým počítačom stať sa omnoho výkonnejšími, než sú bežné počítače. Keďže sú však kvantové javy veľmi náchylné na vonkajšie rušenie, môže dochádzať k chybám, ktoré obmedzujú praktické využitie týchto výnimočných strojov.

Teraz však tri nové štúdie publikované v žurnále Nature (prvá, druhá, tretia) preukázali, že kvantové počítačové systémy dokážu dosiahnuť chybovosť menšiu ako jedno percento. Navyše, srdce týchto zariadení tvoria kremíkové čipy, čo uľahčuje ich výrobu.

Každý má svoj vlastný systém

Preukázať takúto vysokú presnosť kvantových počítačov sa podarilo na dvoch úplne odlišných systémoch.

Zatiaľ čo tím expertov z UNSW (University of New South Wales) svoje výsledky dosiahol na kvantovom počítačovom systéme, kde hlavnú úlohu zohráva elektrón a dve atómové jadrá fosforu, odborníci z holandskej Technickej univerzity Delft a japonského inštitútu RIKEN využili na svoj experiment systém s elektrónovými spinmi uzavretými do kvantových bodiek (polovodičové častice, v tomto prípade vytvorené z kremíka a zliatiny kremíka a germánia s veľkosťou niekoľkých nanometrov, ktorých optické a elektronické vlastnosti sa vďaka kvantovej mechanike líšia od väčších častíc).

Pixabay

„Ak máte dve (atómové) jadrá, ktoré sú spojené s rovnakým elektrónom, môžete ich prinútiť vykonávať kvantovú operáciu“, objasňuje fyzik Mateusz Mądzik z UNSW. Ako ďalej objasňuje Mądzik, prostredníctvom elektrónu dokážu tieto dve jadrá navzájom komunikovať, vďaka čomu je možné realizovať univerzálne kvantové operácie, ktoré možno prispôsobiť akémukoľvek výpočtovému problému.

Vo výsledku tím fyzikov pod vedením fyzika Andrea Morella z UNSW dosiahol 99,95 % presnosť pri jedno-qubitových operáciách a 99,37 % presnosť v dvoj-qubitových operáciách, pričom využíval systém s 3 qubitmi.

NEPREHLIADNI:
Čína vyhlasuje: Náš najnovší kvantový počítač je najvýkonnejší na svete, porazili sme aj Google

Holanďania z Technickej univerzity Delft dosiahli 99,87 % presnosť pri jedno-qubitových operáciách a 99,65 % presnosť pri dvoj-qubitových operáciách s využitím dvoch kvantových bodiek. Kvantové bodky využili aj experti z japonského inštitútu RIKEN, ktorí dosiahli pri jedno-qubitových operáciách 99,84 percentnú presnosť a 99,65 percentnú presnosť pri dvoj-qubitových operáciách.

Keďže všetkým trom tímom sa podarilo prekonať nesmierne dôležitú hranicu a dokázali znížiť chybovosť pod 1 %, nazdávajú sa, že ďalším krokom by malo byť navrhnutie praktických kvantových kremíkových procesorov, ktoré možno využívať v komerčných kvantových počítačoch.