Kvantové počítače majú obrovský potenciál zásadne posunúť dopredu všetku našu výpočtovú techniku. Neustále však narážajú na nové problémy, o ktorých sa nám pri klasických počítačoch zvyčajne ani len nesnívalo. Ako informuje Ars Technica, tentoraz sú na vine kozmické lúče, ktoré týmto počítačom spôsobujú vážne problémy.

Chybová korekcia zrazu úplne zlyhala

Keď sa tím zodpovedný za kvantový procesor od spoločnosti Google pokúsil o tzv. chybovú korekciu, narazili na čosi čudné. Táto korekcia občas zdanlivo bezdôvodne zlyhala a podľa všetkého sú na vine kozmické lúče a dokonca aj radiácia z rozpadu prirodzene sa vyskytujúcich prvkov. Aj keď teda robíme v tejto oblasti obrovské pokroky, tie so sebou prinášajú aj nové výzvy a problémy.

V novej štúdii teraz vedci podrobne popisujú, ako presne ovplyvňujú kozmické lúče a žiarenie kvantové bity. Výsledky tejto štúdie pritom nie sú vôbec potešujúce a schopnosti našich kvantových počítačov môžu byť do značnej miery limitované.

Google Quantum AI/Stanford University/Úprava redakcie

Kvantové bity, známe skrátene ako qubity, sú zodpovedné za ukladanie informácií. V prípade kvantového počítača Google, ktorý je jeden z najpokročilejších na svete, sa tak deje v obvode supravodivého kábla pripojeného k rezonátoru, pričom kozmické lúče v tomto prípade vytvárajú fonóny.

Vážny problém menom kvázičastice

Fonóny môžu následne vytvárať skupiny, pričom vznikajú kvázičastice a správajú sa ako jedna častica s rôznymi vlastnosťami, píše FuentITech. Tie môžu následne narúšať samotnú supravodivosť či dokonca qubity, ktorým zmenia kvantový stav.

Ako ďalej vysvetľuje Ars Technica, ovplyvnenie jedného qubitu týmto spôsobom problematické nie je a práve preto sa robí spomenutá chybová korekcia. Skutočným problémom je ale skutočnosť, že takéto kvázičastice svoj vplyv rozširujú a nakoniec ovplyvňujú hneď niekoľko qubitov, čo už nedokážeme kompenzovať ani.

Laboratórium kvantovej výpočtovej techniky. Connie Zhou, IBM

Z kvantového počítača Google sa tak stal detektor kozmických lúčov. Kým zvyčajne sa vyskytli 4 chybné qubity z celkových 26, v prípade prítomnosti kozmickej radiácie skončilo v chybnom stave až 24 z nich. Aj keď tak o kvantové počítače úplne neprichádzame, ich využívanie môže byť oveľa zložitejšie.

Potrebujeme poriadnu izoláciu

Chybová korekcia je pochopiteľne nemožná, keď sa ocitnú v chybovom stave všetky alebo takmer všetky prítomné qubity. Ak by k takýmto rušeniam vplyvom kozmických lúčov nedochádzalo často, nešlo by o významný problém. Realita je však, bohužiaľ, neprajná.

Ako totiž vedci zistili, tento pomerne malý kvantový počítač sa stretol s podobnou chybou aspoň raz za každých 10 minút, pričom väčšina algoritmov, ktoré sú pre vedcov zaujímavé, môžu prebiehať celé hodiny. Nie je pritom jasné, ako tento problém riešiť.

Obrázok znázorňujúci kvantové zapletenie, známe aj ako kvantové previazanie. Zdroj: National Institute of Standards and Technology

Aj kozmické lúče je však možné zastaviť a je možné, že kvantové počítače v budúcnosti dostanú ešte väčšie vrstvy izolácie, alebo prídu odborníci na oveľa sofistikovanejšie, no elegantnejšie riešenie tohto nového problému. Veľké pokroky robí aj Čína.