Prelom v kvantových počítačoch. Vedci objavili spôsob, ako odstrániť ich najväčšiu prekážku

Kvantové počítače sú nesmierne silným nástrojom pri výskume rôznych fyzikálnych javov a zásadne môžu pomôcť aj chémii, avšak naďalej ich trápi viacero zásadných nevýhod. Azda tou najväčšou je nestabilita kvantových bitov (qubitov), ktoré sú v porovnaní s tými klasickými príliš náchylné na vytvorenie chyby. Ako však upozorňuje Interesting Engineering, inovatívna spoločnosť Alice & Bob prichádza s prelomovým riešením v podobe úplne nových kvantových bitov.

Oveľa presnejšie a stabilnejšie

Cat qubit alebo mačací qubit, pomenovaný po Schrödingerovej mačke zo známeho pomyselného experimentu, je unikátny typ kvantového bitu, ktorý posúva pojem superpozície na novú úroveň. Kým bežné kvantové bity sa nachádzajú v superpozícii medzi stavmi 0 a 1, cat qubity využívajú dvojitú superpozíciu medzi dvomi výrazne odlišnými kvantovými stavmi, napríklad medzi dvomi rôznymi fázami svetla alebo opačnými elektrickými prúdmi v obvode.

Táto vlastnosť im poskytuje niekoľko kľúčových výhod, ako je lepšia stabilita. Cat qubity sú totiž menej náchylné na vplyvy vonkajšieho prostredia, čo ich robí spoľahlivejšími pri ukladaní a spracovávaní informácií. Zároveň ponúkajú vyššiu odolnosť voči bit-flip chybám, jedným z najčastejších problémov kvantových systémov je náhodná zmena stavu qubitu z 0 na 1 alebo opačne. Cat qubity túto chybu takmer úplne eliminujú vďaka použitiu koherentného stavu svetla na supravodivom čipe.

Vedci zo spoločnosti Alice & Bob uvádzajú, že ich cat qubity dokážu uchovať informácie tisíckrát až desaťtisíckrát dlhšie ako súčasné supravodivé qubity. Aj keď cat qubity predstavujú významný pokrok, nie sú samé o sebe dostatočné na dosiahnutie plne bezchybného kvantového počítača. V pláne spoločnosti Alice & Bob preto nasleduje niekoľko ďalších krokov.

Zlepšiť sa musia celé kvantové počítače

Firma chce vyvinúť takzvané logické qubity, ktoré kombinujú viacero fyzických qubitov a zavádzajú kódy na opravu chýb, čím sú odolnejšie voči hluku a poruchám. K nim pribudnú kvantové logické brány. Tie umožnia efektívne vykonávanie kvantových algoritmov s opravou chýb v reálnom čase. Vytvorenie kvantovej výpočtovej jednotky (QPU): Spojením všetkých komponentov firma vytvorí výkonnú kvantovú jednotku schopnú riešiť zložité výpočtové úlohy.

BMI

Kým klasické bity v počítačoch zlyhávajú s frekvenciou približne 1:1 000 000, súčasné qubity zlyhávajú v pomere 1:1 000, čo výrazne obmedzuje praktické využitie kvantových počítačov. Cat qubity a následné kroky v pláne Alice & Bob by mohli túto mieru zlyhania dramaticky znížiť, čím by sa kvantové počítače stali skutočne funkčnými.

Ak bude tento plán úspešný, môžeme očakávať vstup do novej éry kvantovej výpočtovej techniky, ktorá bude schopná riešiť problémy ďaleko za hranicami možností dnešných klasických počítačov. Cat qubity sú prvým krokom na tejto vzrušujúcej ceste k budúcnosti.

Čítajte viac z kategórie: Novinky