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
Severná Kórea sa chváli novou „superzbraňou“. Podľa Západu by v boji nevydržala ani deň
Zničí aj bohaté krajiny. Klimatické zmeny rozložia svetovú ekonomiku, varujú vedci
Supervulkán, pandémia či vojna s robotmi. Vedci prišli s mrazivou predpoveďou
Európa postaví 91 km dlhý urýchľovač častíc za 15 miliárd eur. Farmári varujú pred katastrofou
PRELOM: Vedci zrýchlili kvantové merania o rekordných 90 % bez straty presnosti
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Za 4 300 eur máš 2-izbový byt: Štát rozpredáva nepotrebný majetok za „rozprávkovú“ cenu
Slovenskí podnikatelia prídu o dôležitú finančnú výhodu: Komisia schválila obmedzenie odpočtu DPH
Omladla o 5 rokov: Lekárka vsadila na „molekuly budúcnosti“ a odhalila najlacnejší hack na dlhovekosť
MIMORIADNE Šokujúci incident v Nitre: Školák hrozil spolužiakom zbraňou, je v rukách polície
Pod Karpatmi vytvoril kúsok Talianska: Cesto na pizzu kysne 48 hodín. V Bratislave sme boli otrokmi obrovského nájomného
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Rusi skúšajú zákernú taktiku so Šahídmi. Na Ukrajincov vypustili dron s drevenou hlavicou
- Severná Kórea sa chváli novou „superzbraňou“. Podľa Západu by v boji nevydržala ani deň
- Žiadna pokuta, rovno ti zoberú vodičák. Tieto činnosti za volantom nikdy nerob (PREHĽAD)
- Štát všetkých zaskočil: Tisíce Slovákov nepotrebujú PZP (PREHĽAD)
- Najväčšia televízna udalosť roka prichádza. The Last of Us prinesie krvavú vojnu aj veľké zmeny
-
- Európa sa vráti 20 000 rokov späť v čase, katastrofu už nemožno zastaviť
- Štát všetkých zaskočil: Tisíce Slovákov nepotrebujú PZP (PREHĽAD)
- Sotva prežijú 100-tisíc km. Toto je rebríček najporuchovejších áut, ktoré obľubujú aj Slováci
- Žiadna pokuta, rovno ti zoberú vodičák. Tieto činnosti za volantom nikdy nerob (PREHĽAD)
- Európania úplne prestali kupovať Teslu. Muska nespasilo ani jeho eso z rukáva
-
- Štát všetkých zaskočil: Tisíce Slovákov nepotrebujú PZP (PREHĽAD)
- Európa sa vráti 20 000 rokov späť v čase, katastrofu už nemožno zastaviť
- Žiadna pokuta, rovno ti zoberú vodičák. Tieto činnosti za volantom nikdy nerob (PREHĽAD)
- Sotva prežijú 100-tisíc km. Toto je rebríček najporuchovejších áut, ktoré obľubujú aj Slováci
- Pokorili hranice vedy. Nový motor nepotrebuje žiadne palivo, využíva nepochopenú vlastnosť fyziky
Slovensko zvládlo drahé energie lepšie ako Česko. Problémom ostáva postoj Bruselu
Sociálnu sieť TikTok chce odkúpiť nečakaný technologický gigant
Clá na dovoz z Európy môžu mať pre nás dôsledky. Slovensku hrozia obrovské straty
Prekvapivé zistenie vedcov. Nie všetky bunky reagujú na stres rovnako
Trumpove clá vyvolali neistotu na svetových trhoch. Táto komodita trhá rekordy
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Za 4 300 eur máš 2-izbový byt: Štát rozpredáva nepotrebný majetok za „rozprávkovú“ cenu
Slovenskí podnikatelia prídu o dôležitú finančnú výhodu: Komisia schválila obmedzenie odpočtu DPH
Omladla o 5 rokov: Lekárka vsadila na „molekuly budúcnosti“ a odhalila najlacnejší hack na dlhovekosť
MIMORIADNE Šokujúci incident v Nitre: Školák hrozil spolužiakom zbraňou, je v rukách polície
Pod Karpatmi vytvoril kúsok Talianska: Cesto na pizzu kysne 48 hodín. V Bratislave sme boli otrokmi obrovského nájomného
Copyright© 2025 by Startitup, s. r. o. Všetky práva vyhradené