Už len krok ku kvantovým počítačom. Prvýkrát zmerali celý systém bez toho, aby ho zničili
Jedným z menej známych kľúčových aspektov kvantových počítačov je niečo, čo sa nazýva „kvantové nedeštruktívne merania“ (Quantum nondemolition measurement – QND), teda špeciálny typ merania kvantového systému, ktorý sa vzťahuje na pozorovanie určitých kvantových stavov bez ich zničenia, píše portál ScienceAlert.
Vzhľadom na to, že nechceme, aby sa kvantový počítač pri svojich výpočtoch každú sekundu zničil, rozvíjať tieto merania je nesmierne dôležitá úloha.
Teraz vedci v štúdii publikovanej Nature Physics predviedli novú techniku zaznamenávania QND.

Výskum sa týkal kvantových mechanických systémov, teda objektov, ktoré sú z hľadiska kvantových výpočtov relatívne veľké, no v našom meradle mimoriadne malé.
Na zvládnutie nevyhnutnej „kvantovej mágie“ sa pritom používa mechanický pohyb (napr. vibrácie), pričom je možné tieto systémy kombinovať s inými kvantovými systémami.
Kvantový mechanický systém
Pre účely tejto štúdie, v ktorej tím odborníkov zvládol extrakciu informácií z mechanického kvantového systému bez deštrukcie samotného kvantového stavu, odborníci ako svoj mechanický systém použili vysokokvalitnú zafírovú dosku, ktorej hrúbka nedosahuje ani pol milimetra, píšu vedci v tlačovej správe.
Na nej sa nachádza tenučký piezoelektrický menič, ktorý sa používa na budenie akustických vĺn, ktoré sa odrážajú zo spodnej časti a rozprestierajú sa cez celé vnútro dosky.
Vedci poznamenávajú, že tieto „excitácie predstavujú kolektívny pohyb veľkého počtu atómov, ktoré sú však kvantované (v energetických jednotkách známych ako fonóny) a možno ich v princípe podrobiť kvantovým operáciám…“

Takéto zariadenie, ktoré možno v podstate považovať za akustický rezonátor, následne spojili so supravodivými qubitmi – jednotkami kvantovej informácie, ktoré môžu na rozdiel od bitu okrem hodnôt 0 a 1 nadobúdať obe hodnoty súčasne (superpozícia). Podľa autorov si ich môžeme predstaviť ako malé elektronické obvody, v ktorých sú kvantované stavy elektromagnetickej energie.
„Takéto elektromagnetické polia spojené so supravodivým obvodom zabezpečujú spojenie qubitu s piezoelektrickým meničom akustického rezonátora, a tým aj s jeho mechanickými kvantovými stavmi,“ uvádza sa v tlačovej správe.
Napriek tomu, že takéto hybridné qubit-rezonátorové zariadenie ponúka to najlepšie z dvoch svetov (výpočtové schopnosti supravodivých qubitov a stabilitu mechanických systémov), samotné spojenie qubitov a rezonátora nepostačuje.
Priame meranie kvantového stavu v rezonátore totiž samotný kvantový stav zničí a znemožní opakovanie merania.
NEPREHLIADNI: Geológovia v totálnom úžase. V kamennej soli našli 830 miliónov rokov staré mikroorganizmy, možno stále žijú
Preto je nesmierne dôležité disponovať možnosťou extrahovať informácie o kvantovom stave kontrolovaným a najmä nedeštruktívnym spôsobom.
Nedeštruktívne meranie
Z tohto dôvodu vedci vyvinuli novú metódu, pri ktorej počas merania nedošlo k priamej výmene energie medzi supravodivým qubitom a akustickým rezonátorom. Namiesto toho, vlastnosti qubitu záviseli od počtu fonónov v akustickom rezonátore, čo umožnilo študovať kvantový stav „bezkontaktne“.
Vedci to prirovnali k hre na theremin, hudobný nástroj, ktorý sa ovláda bez dotyku.

Vytvorenie takéhoto ekvivalentu kvantového počítania, respektíve vytvorenie hybridného systému, v ktorom sa stav rezonátora odráža v spektre qubitu, je extrémne náročné.
Kvantové stavy totiž vydržia extrémne krátku dobu, pretože sú náchylné na rušenie.
Obísť tento problém a predĺžiť životnosť tohto stavu sa podarilo prostredníctvom starostlivého výberu použitých materiálov, ale i špeciálnej supravodivej hliníkovej dutiny, ktorá poskytla elektromagnetické tienenie.
To napokon umožnilo extrahovať „mieru parity“ mechanického kvantového systému – meraním dokázali určiť, či je počet fonónov v rezonátore párny alebo nepárny, bez toho, aby sa dozvedeli niečo iné o ich rozdelení. Uvedené je dôležité pre opravu chýb v kvantových technológiách a systémoch.
Tento pokrok pritom predstavuje aj cestu k ďalším aplikáciám, ako je napr. kvantová korekcia chýb (quantum error correction).
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

Zostrelili UFO a kruto za to zaplatili. 23 sovietskych vojakov podľa CIA postihol desivý osud

Možno nás niekto volá, no nič nepočujeme. Vedci ukázali, čo môže ničiť signály mimozemšťanov

Vedci objavili 2000-ročný hrob blízko Slovenska. Rímska mohyla ukrývala vzácnu záhadu

Revolúcia v riadení tepla. Vedci zvýšili efektivitu o 300 % a otvorili cestu k výkonnejším zariadeniam

NASA priznala strašnú vec. Okolo Zeme sú tisíce ničivých asteroidov, nevieme o nich
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Týmto benzínkam sa vyhni oblúkom. Inšpekcia odhalila nekvalitné palivo na slovenských čerpačkách
PREMIUMSlováci si prvú hypotéku berú čoraz neskôr: Úrokové sadzby klesajú, no čakali sme viac (ODBORNÍK)

„Čo to má znamenať?“ Izrael útokmi na iránske sklady zaskočil USA, Spojené štáty neskrývajú hnev

Zatknú Rusov, Kremeľ pošle vojakov. Nový zákon umožní Putinovi vyslať armádu do zahraničia

NOVÝ PRIESKUM: PS výrazne odskočilo Smeru, vládnym stranám by na väčšinu nestačila ani Republika
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Američania niečo chystajú na Rusov. Prevážali „Putinov“ najmodernejší bojový systém
- Vojenskí experti v strehu. Čínska stíhačka J-35 dobehla USA unikátnou vlastnosťou
- Na fronte sa deje niečo nečakané. Ukrajina nasadila zabudnutú „zbraň“, ktorú mnohí odpísali
- Rusko vystrašilo celý Západ. Multifunkčnou superzbraňou chce dobyť prekvapivú časť sveta
- Rusko má len 250 sekúnd na reakciu. Ukrajina ukázala novú balistickú raketu domácej výroby (VIDEO)
-
- Američania niečo chystajú na Rusov. Prevážali „Putinov“ najmodernejší bojový systém
- Rusko má len 250 sekúnd na reakciu. Ukrajina ukázala novú balistickú raketu domácej výroby (VIDEO)
- Vojenskí experti v strehu. Čínska stíhačka J-35 dobehla USA unikátnou vlastnosťou
- Na fronte sa deje niečo nečakané. Ukrajina nasadila zabudnutú „zbraň“, ktorú mnohí odpísali
- Vedci objavili 2000-ročný hrob blízko Slovenska. Rímska mohyla ukrývala vzácnu záhadu
-
- Američania niečo chystajú na Rusov. Prevážali „Putinov“ najmodernejší bojový systém
- Americkí vedci vyliali do oceánu 65 000 litrov chémie. Tvrdia, že takto chcú zachrániť klímu
- Rusko má len 250 sekúnd na reakciu. Ukrajina ukázala novú balistickú raketu domácej výroby (VIDEO)
- Na ČSFD má 90 % a patrí k najlepším filmom súčasnosti. Slávu mu paradoxne priniesla zvláštna okolnosť
- Vojenskí experti v strehu. Čínska stíhačka J-35 dobehla USA unikátnou vlastnosťou
Podvodníci útočia na citlivé údaje Slovákov. Zneužívajú Všeobecnú zdravotnú poisťovňu
Krok vpred: Slovensko rozširuje spoluprácu s lídrami v oblasti umelej inteligencie
SPP si poistilo ruský plyn: Nová dohoda vraj zaručuje najvýhodnejšie ceny na trhu
Obnoviteľné zdroje energie hrajú prím. Nemci ukazujú cestu celému svetu
Na dronový útok reagujú tvrdo. Európska mocnosť posiela na Blízky východ stíhačky a torpédoborec
Tvoje dáta mohli byť na predaj. Jeden z najväčších hackerských webov má vážny problém
USA chce poslať na oceány „lode duchov“. Operovať majú v nebezpečných zónach
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Týmto benzínkam sa vyhni oblúkom. Inšpekcia odhalila nekvalitné palivo na slovenských čerpačkách
PREMIUMSlováci si prvú hypotéku berú čoraz neskôr: Úrokové sadzby klesajú, no čakali sme viac (ODBORNÍK)

„Čo to má znamenať?“ Izrael útokmi na iránske sklady zaskočil USA, Spojené štáty neskrývajú hnev

Zatknú Rusov, Kremeľ pošle vojakov. Nový zákon umožní Putinovi vyslať armádu do zahraničia

