Kvantové počítače zlomili kľúčový rekord. Nové spojenie zvládne vyše 1 000 previazaní za sekundu

Kvantové počítače sľubujú obrovskú revolúciu v riešení najzložitejších výpočtových problémov, no ich masívne škálovanie dlhodobo naráža na zásadnú inžiniersku prekážku. Tou je schopnosť efektívne prepájať jednotlivé kvantové procesory bez straty citlivých kvantových informácií a bez vytvárania úzkych hrdiel v komunikácii.

Spoločnosť IonQ, jeden z popredných hráčov v tomto odvetví, teraz oznámila vedecký a technologický prelom, ktorý by mohol tento problém definitívne vyriešiť, upozorňuje Interesting engineering.

Výskumníkom sa podarilo demonštrovať kvantové prepojenie, ktoré spája dva úplne odlišné typy kvantových bitov (qubitov) rýchlosťou viac ako tisíc udalostí kvantového previazania za sekundu. Najnovší úspech prekonáva predchádzajúci rekord pre systémy založené na uväznených iónoch viac ako štvornásobne.

Rieši najväčšie výzvy kvantových počítačov

Základom tohto priekopníckeho experimentu je úspešné prepojenie qubitu na báze uväzneného iónu s qubitom na báze kremíkovej vakancie umiestneným vo vnútri pevnolátkovej pamäte. Unikátne spojenie je realizované prostredníctvom fotonického prepojenia, ktoré na prenos kvantovej informácie medzi oboma systémami využíva svetlo.

Spoločnosť IonQ týmto krokom priamo rieši jednu z najväčších výziev súčasného kvantového inžinierstva: ako prepojiť heterogénne hardvérové systémy tak, aby sa plne využili ich špecifické výhody bez spomaľovania celej siete.

Každá z použitých technológií má totiž svoje vlastné fyzikálne a výpočtové silné stránky. Qubity na báze uväznených iónov sa vyznačujú vynikajúcou koherenciou. Dokážu tak udržať kvantovú informáciu v stabilnom stave po mimoriadne dlhú dobu, čo je absolútne kritické pre samotné zložité výpočty.

Na druhej strane, centrá kremíkových vakancií v štruktúre diamantu dokážu vysoko efektívne interagovať so svetlom. Táto vlastnosť ich robí ideálnymi kandidátmi na tvorbu spoľahlivých kvantových pamätí. Architektúra od IonQ spája oba svety práve cez fotonickú linku, kde iónový systém spracováva kvantové operácie a pevnolátková pamäť slúži ako optimálne rozhranie pre rýchlu optickú komunikáciu.

Z fyzikálneho hľadiska je kľúčovým mechanizmom prepojenia kvantové previazanie, ktoré umožňuje prepojiť kvantové systémy prostredníctvom zdieľaných kvantových stavov, čím sa dajú realizovať operácie, ktoré sú v klasickej komunikácii nemožné.

Budúce kvantové siete sa budú spoliehať práve na túto vlastnosť, aby dokázali koordinovať oddelené kvantové procesory a distribuovať obrovské výpočtové záťaže naprieč viacerými fyzickými strojmi. Rýchlosť tohto prepojenia je pritom esenciálna. Pomalé spojenia by totiž výrazne limitovali to, ako rýchlo dokážu jednotlivé jednotky vykonávať spoločné operácie, a to aj v prípade, že by samotné oddelené qubity fungovali bezchybne.

Kompatibilita s inými platformami

Predseda predstavenstva a CEO spoločnosti IonQ, Niccolo de Masi, prirovnal technologickú výzvu k evolúcii klasických dátových centier. Aj tradičná výpočtová infraštruktúra sa dokázala posunúť za hranice jednotlivých počítačov len vďaka integrácii špecializovaných procesorov, pamätí a pokročilých sieťových prvkov.

kvantový počítač

Kvantové systémy by mohli, a pravdepodobne aj budú, nasledovať veľmi podobnú cestu, kde budú fotonické linky prepájať samostatné výpočtové moduly. Miera entanglementu, ktorú spoločnosť IonQ pri tomto teste s reálnym hardvérom dosiahla, jasne naznačuje, že optická komunikácia nemusí predstavovať kritické úzke hrdlo pre distribuované kvantové výpočty.

Okrem samotných výpočtov môže spomínaná architektúra výrazne posunúť vpred aj oblasť zosieťovaného kvantového snímania, kde by prepojené kvantové zariadenia dokázali koordinovať extrémne presné merania naprieč rôznymi geografickými lokáciami. Systém navyše nie je obmedzený len na uväznené ióny.

Očakáva sa, že základný dizajn bude kompatibilný s inými platformami, ako sú systémy neutrálnych atómov alebo supravodivé qubity spárované so špeciálnymi prevodníkmi, ktoré menia mikrovlnné signály na svetelné. Význam týchto technológií podčiarkuje aj účasť IonQ v programe HARQ pod záštitou agentúry DARPA, ktorý sa zameriava na vývoj vysokorýchlostných prepojení naprieč rôznymi kvantovými architektúrami.

Technológia už dnes naberá reálne komerčné kontúry. Spoločnosť IonQ začala úspešne komercionalizovať svoje kvantové pamäte a prepájacie technológie. Prvý komerčný systém zakúpila Marylandska univerzita v apríli 2026 a ďalší predaj pre juhokórejskú spoločnosť SDT bol oznámený len nedávno, v septembri. Ako zdôraznil hlavný vedec a spoluzakladateľ spoločnosti Chris Monroe, fotonické linky budú hrať v kvantových počítačoch veľkých rozmerov absolútne nenahraditeľnú úlohu.

Čítajte viac z kategórie: Novinky