Kvantové počítače v posledných rokoch na seba strhli množstvo pozornosti. Hoci práve v tejto dobe zažívajú intenzívny rast od komerčného využitia majú stále ďaleko. Posunúť vpred túto technológiu by mohol úplne nový druh kvantového počítača založený na fyzike zvukových vĺn. Na tému upozornili vedci vo svojom príspevku na portáli The Conversation.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okne
Nový typ kvantového počítača
Tak, ako fotóny predstavujú malé nedeliteľne diskrétne kvantové balíčky energie, fonóny predstavujú nedeliteľné kvantové častice zvuku. Tieto častice vznikajú z kolektívneho pohybu kvadriliónov atómov, podobne ako vzniká mexická vlna na štadióne – spôsobujú ju tisícky jednotlivých fanúšikov.

Presnejšie je fonón kvázičastica šíriaca vibračné kvantum v kryštálovej mriežke, popisuje sa pomocou nich šírenie zvuku (zvukových vĺn) v kryštáloch. Fonón je preto kvázičásticou zvukového poľa v pevnej látke.
Vedci predpokladajú, že sa správa podobne a dodržiava rovnaké pravidlá kvantovej mechaniky ako fotóny – môže sa nachádzať na dvoch miestach súčasne. Avšak technológia, ktorá by dokázala generovať a detegovať jednotlivé fonóny, je na míle pozadu od tej na generovanie fotónov.
V skutočnosti je táto technológia v štádiu vývoja, pričom vedci ako Andrew Cleland sa zaoberajú problematikou fonónov vrátane ich kvantového zapletenia a „delenia“ (nejde o skutočné rozdelenie častice – je nedeliteľná). To by jedného dňa mohlo viesť k tomu, že dokážeme vybudovať nový typ kvantových počítačov s názvom „mechanické kvantové počítače“.
„Delenie“ nedeliteľnej častice.
Cleland spolu so svojim tímom využíva na skúmanie vlastností fonónov špeciálne akustické zrkadlá, ktorými navádzajú „lúče“ zvuku. V novej štúdii publikovanej v žurnále Science však výskumníci využili „zlé zrkadlá“ známe ako deliče lúčov či zväzkov (beam splitters). Tie dokážu odraziť len polovicu zvuku, ktorý je k nim vysielaný, pričom druhú polovicu jednoducho prepustia.
V rámci štúdie sa vedci rozhodli preskúmať, čo sa stane, ak na takéto rozdeľovače začnú strieľať fonóny. Vzhľadom na to, že fonón je nedeliteľný stalo sa niečo zvláštne, pretože sa dostal do stavu superpozíce, pričom v tomto stave sa zároveň odrážal aj prechádzal cez zrkadlo. Inak povedané, daný fonón sa polovicu času odrážal a polovicu času cez rozdelovač preletel.
Samozrejme v tomto stave superpozície zotrval len do času merania, ktoré spôsobilo kolaps superpozície. Zatiaľ čo tento efekt bol ešte pred desaťročiami pozorovaný pri fotónoch, nový výskum naznačuje, že rovnakú vlastnosť môžu mať aj fonóny.

Preukázaním tejto vlastnosti sa však výskum ani zďaleka nezastavil. Vedci sa totiž začali zaoberať tým, čo by sa stalo, ak by do rozdeľovača lúčov vyslali dva rovnaké fonóny, pričom každý by išiel z iného smeru.
Ukázalo sa, že každý fonón prejde do podobného stavu superpozície, teda bude polovične prepustený a polovične odrazený. Fyzika v rozdeľovači lúčov je však „podivná“. Keď vedci presne načasovali vysielanie fonónov, začali sa navzájom kvantovo-mechanicky rušiť.
To, k čomu skutočne došlo, bol stav superpozície dvoch fonónov letiacich jedným smerom a dvoch fonónov idúcich opačným smerom – dva fonóny sú teda kvantovo-mechaniky previazané. Keďže boli kvantovo previazané, znamená to, že detekcia jedného prepusteného, prípadne odrazeného fonónu „núti“ druhý fonón byť v rovnakom stave. Takže keď ich odmerali, vždy detegovali dva fonóny idúce jedným alebo druhým smerom, nikdy nešli rozdielnymi smermi.
Podobný efekt vykazujú aj fotóny
Tento efekt, teda kombinácia superpozície a interferencie dvoch častíc, je pozorovaná aj pri fotónoch a nazýva sa Hong-Ou-Mandelov efekt.
Hong-Ou-Mandelov efekt sa prejavuje vtedy, keď vyšleme dva identické fotóny do rozdeľovača lúčov odlišnými cestami. V bežnej klasickej optike by sa vyslané fotóny od seba odrážali a prechádzali cez zrkadlo nezávisle. Avšak v kvantovej optike dochádza k fenoménu kvantovej interferencie.
V prípade Hong-Ou-Mandelovho efektu dochádza k tomu, že dva fotóny, ktoré vstupujú do zrkadla, navzájom interferujú. Výsledkom je, že oba fotóny buď vystupujú spoločne z jedného výstupu zrkadla, alebo spoločne z druhého výstupu zrkadla. Tento efekt je pozorovateľný len vtedy, keď sú fotóny identické a ich časovanie je úplne presné.
Z výsledkov výskumu vyplýva, že v budúcnosti by sme vďaka vlastnostiam fonónov mohli postaviť mechanický kvantový počítač. Ten, rovnako ako „bežné“ kvantové počítače, kde sa využíva zapletenie qubitov (napríklad v podobe fotónov), sľubuje exponenciálne zrýchlenie riešenia niektorých problémov.
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

BYD ukázalo elektrické SUV s extrémnym výkonom. Má dojazd cez 1000 km a takmer 1200 koní

Netflix prišiel o lukratívny obchod za pol miliardy. Rozhoduje sa o ďalšej budúcnosti

Prekvapenie roka mieri online, dorazí už o pár dní. Tu je dátum

Volkswagen chystá zásadnú zmenu v riadení áut. V roku 2027 prinesie prelomovú novinku

Vedci vytvorili motor, aký svet ešte nevidel. 2000-ročný vynález zvýšil elektrický prúd až 100-násobne
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Slovensko je jednotkou v celej Európskej únii: Podľa čerstvých dát Eurostatu máme najnižšiu príjmovú nerovnosť

Japonci rozobrali čínsky elektromobil BYD do skrutky: Zistili, akým trikom drží obávaná značka ceny tak nízko

Seniori si prilepšia o 14 eur: Štát zverejnil nové výšky dôchodkov od januára 2027 (ZOZNAM)

Rusko rozpredáva zlato, Poľsko ho hromadí. Analytik vysvetľuje, čo za tým môže byť

Zamestnávateľ ti preplatí lekára aj 275 eur na dovolenku. Pracovné nároky, ktoré väčšina Slovákov nevyužíva
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Nepočuli motor ani žiadny zvuk. Čierny trojuholník s rýchlosťou 2 900 km/h zaskočil celý svet
- BYD ukázalo elektrické SUV s extrémnym výkonom. Má dojazd cez 1000 km a takmer 1200 koní
- 10 000 objednávok za 19 hodín. Elektromobil od Volkswagenu za 10-tisíc eur je absolútny hit
- Vedci vytvorili motor, aký svet ešte nevidel. 2000-ročný vynález zvýšil elektrický prúd až 100-násobne
- Volkswagen predstavil elektromobil s dojazdom až 755 km. Jeho cena však prekvapí ešte viac
-
- Západ nič také nemá: „Spojenec“ Ruska nasadí laser na stíhačky, vrtuľníky aj drony. Oslepuje rakety
- Africký štát blízko Európy sa pripravuje na vojnu. Do zbraní nalejú miliardy, analytici sa chytajú za hlavy
- Francúzi ukázali novú ničivú zbraň. Jadrový kolos s 5 200 tonami dokáže útočiť aj na pevninu
- Rusko oživuje jadrové monštrum zo studenej vojny. Legendárny bombardér prešiel veľkou zmenou
- Prekvapivá krajina má obrovský záujem o slovenské zbrane. Kúpia pokročilé systémy za milióny eur
-
- Na Slovensko prichádza najdrahší film roka. Veľkolepá fantasy ukáže známy príbeh (VIDEO)
- Európania podľahli novému elektromobilu. Objednalo si ho už 50 000 ľudí, výroba nestíha
- Vodič išiel 81 km/h a prišiel o vodičák. Narazil na nekompromisné pravidlo
- Automobilky oklamali svet a budú platiť. Obľúbený pohon zlyhal na celej čiare, produkuje veľké emisie
- 4 roky čakania sa skončili. Akčný hit konečne dorazil online aj s dabingom
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

Slovensko je jednotkou v celej Európskej únii: Podľa čerstvých dát Eurostatu máme najnižšiu príjmovú nerovnosť

Japonci rozobrali čínsky elektromobil BYD do skrutky: Zistili, akým trikom drží obávaná značka ceny tak nízko

Seniori si prilepšia o 14 eur: Štát zverejnil nové výšky dôchodkov od januára 2027 (ZOZNAM)

Rusko rozpredáva zlato, Poľsko ho hromadí. Analytik vysvetľuje, čo za tým môže byť

