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

Vedci narazili na hviezdu, ktorá nedáva zmysel. Má až dva veky, vysvetlenie sa skrýva v jej jadre

Cez AI sme oživili najdesivejšie koncepty NASA. Tieto vesmírne lode mohli vyhubiť Zem a dostať nás ku hviezdam

AI prekročila prah vesmíru. Simulácia galaxie so 100 miliardami hviezd ukazuje detaily, aké sme nevideli

Kúsok od Zeme čoskoro vybuchne desivá supernova. Na týždne ožiari nočnú oblohu

Po 50 rokoch našli dôkaz. Vedci odhalili na Marse elektrické pasce, môžu zabíjať kolonistov
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Rusko dostalo finálny mierový plán. Peskov odhalil, kedy padne rozhodnutie

Tajomstvo dlhovekosti 88-ročnej hviezdy Hollywoodu: 5 návykov, ktoré ho držia vitálneho

SNS navrhne úplný zákaz predaja syntetického mäsa na Slovensku. Je rizikom pre zdravie, tvrdia

Bratislavský downtown zmenila na nepoznanie. Teraz stavia ďalšiu monumentálnu stavbu

Tragický nález na západe Slovenska: Mŕtve telo muža našli na schodoch do bytovky
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Obľúbený operátor rozdá Slovákom AI mobily a tablet za 1 €. Má len jedinú podmienku
- Neprekoná ani 20 cm prekážku, vojaci z neho zvracali. Stroj európskej armády NATO za miliardy je na smiech
- Kúsok od Zeme čoskoro vybuchne desivá supernova. Na týždne ožiari nočnú oblohu
- Bude nás chrániť pred likvidačnými zbraňami. Prekvapujúci štát vyvinie aktívny štít nad Európou
- Netflix nevydržal nápor a padol. Seriálová udalosť roka dorazila, v slovenských premiérach je zmätok
-
- Neprekoná ani 20 cm prekážku, vojaci z neho zvracali. Stroj európskej armády NATO za miliardy je na smiech
- Obľúbený operátor rozdá Slovákom AI mobily a tablet za 1 €. Má len jedinú podmienku
- Kúsok od Zeme čoskoro vybuchne desivá supernova. Na týždne ožiari nočnú oblohu
- Na Slovensku o pár dní začína nový kanál. Ponúkne desiatky filmov úplne bez reklám
- Európa dáva nafte zbohom. Nečakaný pohon preskočil diesel a ide po benzíne aj elektromobiloch
-
- Na Slovensku o pár dní začína nový kanál. Ponúkne desiatky filmov úplne bez reklám
- Európsky štát doplatil na lacné energie z Ruska. Nemá zásoby paliva, o 4 dni mu hrozí totálny kolaps
- Ohromne zbohatnú a spasia celý svet. Veľmoc našla pod zemou nekonečný zdroj čistej energie
- Kotly a tepelné čerpadlá skončili. Táto inovácia kúrením zarába peniaze
- Neprekoná ani 20 cm prekážku, vojaci z neho zvracali. Stroj európskej armády NATO za miliardy je na smiech
Kanada spúšťa projekt, ktorý môže prevrátiť jej energetickú politiku naruby. Odstrihne sa od USA
Európski vedci prerazili cenzúru DeepSeeku. Upravená verzia odhalila veľký problém
Slováci majú tento víkend jedinečnú šancu. Na oblohe uvidíme slávny asteroid
Pentagon podpísal najväčší kontrakt pre motory F-35 za posledné roky
Slováci padli do pasce: Robia osudnú chybu pri nakupovaní darčekov online
Francúzsky prezident chce poraziť dezinformácie, chce zmenu legislatívy
Energetická závislosť Maďarska na Rusku je podľa väčšiny Maďarov riziko
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Rusko dostalo finálny mierový plán. Peskov odhalil, kedy padne rozhodnutie

Tajomstvo dlhovekosti 88-ročnej hviezdy Hollywoodu: 5 návykov, ktoré ho držia vitálneho

SNS navrhne úplný zákaz predaja syntetického mäsa na Slovensku. Je rizikom pre zdravie, tvrdia

Bratislavský downtown zmenila na nepoznanie. Teraz stavia ďalšiu monumentálnu stavbu

