Kvantové počítače predstavujú novú éru výpočtovej techniky s potenciálom vykonávať zložité výpočty v priebehu niekoľkých minút, zatiaľ čo dnešným superpočítačom by rovnaké úlohy trvali celé desaťročia. Kľúčom k ich efektivite je schopnosť presne vykonávať kvantové operácie prostredníctvom tzv. kvantových hradiel. Samozrejme platí, že čím nižšia je ich chybovosť, tým spoľahlivejšie výpočty dokážu vykonávať. Na tému upozornil portál InterestingEngineering.

Prelomová presnosť v kvantových počítačoch

Výskumníci z japonskej spoločnosti Fujitsu a technologického centra QuTech v Holandsku oznámili prelomový úspech. Vytvorili kvantový hradlový systém na báze diamantových qubitov so spinom, ktorý dosiahol historicky najnižšiu chybovosť – menej ako 0,1 %. V niektorých prípadoch dokonca len 0,001 %, čo je doteraz nevídaná presnosť v oblasti kvantových výpočtov.

Prečo sú diamantové spinové qubity tak prelomové?

Tradičné kvantové počítače využívajú supravodivé qubity, ktoré musia fungovať pri extrémne nízkych teplotách blízkych absolútnej nule (-273 °C). Naproti tomu diamantové spinové qubity dokážu pracovať pri teplote až 10 K (-263.15 °C), čo je výrazne priaznivejšia hodnota z pohľadu technickej náročnosti..

Fujitsu

Diamant obsahuje špecifické defekty, tzv. farebné centrá, ktoré môžu uchovávať kvantové informácie prostredníctvom elektronových a jadrových spinov. Tieto kvantové stavy môžu pretrvávať dlhšie, čo z nich robí ideálnych kandidátov na vysoko výkonné kvantové výpočty. Okrem toho sú tieto qubity schopné efektívne sa prepojiť s fotónmi, čím sa zabezpečuje stabilná komunikácia v kvantových sieťach a ochrana pred šumom z prostredia.

Vývoj diamantových kvantových systémov umožnila aj spolupráca s firmou Element Six, ktorá vyrába syntetické diamanty s nízkym obsahom izotopu uhlíka-13. Práve tento izotop býva zdrojom šumu, ktorý negatívne ovplyvňuje presnosť kvantových výpočtov.

Historicky najnižšia chybovosť

Aby sa podarilo dosiahnuť extrémne nízku chybovosť kvantových hradiel, vedci museli dôsledne eliminovať všetky zdroje chýb. Podľa Hansa Bartlinga z QuTech boli rozhodujúce dva kľúčové faktory.

QuTech

Prvým bolo už spomínané použitie diamantov, ktoré obsahujú minimálne množstvo izotopu uhlíka-13. Tento izotop býva častým zdrojom kvantového šumu, preto jeho eliminácia výrazne zvýšila stabilitu a presnosť výpočtov. Druhým faktorom bol starostlivý návrh kvantových hradiel, ktorý zabezpečil, že spinové qubity boli efektívne izolované – navzájom aj od okolitých rušivých vplyvov.

Výsledkom týchto inovácií je kvantový počítač s bezprecedentnou presnosťou, čo otvára nové možnosti pre široké uplatnenie kvantových technológií. Prelom môže urýchliť vývoj kvantových sietí, pomôcť pri optimalizácii zložitých problémov a umožniť simulácie molekulárnych procesov s násobne lepšou presnosťou.

Čítajte viac z kategórie: Novinky