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
Slovákov dnes čaká vesmírne divadlo. O pár hodín sa nám predvedie Mesiac, počasie bude priať (PREHĽAD)
Veľmoc našla ložisko mimoriadne vzácnej suroviny. Má astronomickú hodnotu
Na Zemi také niečo neexistuje. Vedci objavili minerál, ktorý môže objasniť pôvod života
Obyčajný WiFi router odhalil viac, než by si čakal. Vedci ho premenili na zdravotnú pomôcku
K zrážke záhadného objektu s Marsom môže prísť už čoskoro. NASA má šancu na životnú misiu
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Až o 600 eur nižší 13. dôchodok: Nové pravidlo môže tvrdo zasiahnuť jednu skupinu penzistov
Zabudni na Monako. Novou „mekkou“ pre miliardárov je dovolenkový raj Slovákov, platia len smiešnu daň
Jogurt za 14 eur, nájom za 2 000: Túto krajinu expati hromadne opúšťajú, luxus bez daní sa mení na drahú pascu
Desiatky ľudí uviazli na letisku v Bratislave: Let do Egypta mešká vyše 20 hodín, cestujúci môžu žiadať stovky eur
Bonus 5 000 eur, príspevok na bývanie a 6 týždňov dovolenky: Štát láka nových policajtov na kráľovské benefity
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Nič lepšie vraj na Netflixe tento rok neuvidíš. Hrozivo aktuálny film ohromil kritikov, 11 minút mu tlieskali v stoji
- Susedná krajina kupuje ničivé zbrane za 1,4 miliardy eur. Moskve poslali jasný odkaz
- Ak ich máš na ruke, máš to najlepšie na trhu. Apple po 10 rokoch zosadila z trónu táto značka smart hodiniek
- Trh s elektromobilmi v Číne explodoval. Teraz mu hrozí vlastná smrť
- Na Slovensko prichádza najlepšie hodnotený seriál celého roka. Ponúkne ho jediná služba
-
- Susedná krajina kupuje ničivé zbrane za 1,4 miliardy eur. Moskve poslali jasný odkaz
- Nič lepšie vraj na Netflixe tento rok neuvidíš. Hrozivo aktuálny film ohromil kritikov, 11 minút mu tlieskali v stoji
- Trh s elektromobilmi v Číne explodoval. Teraz mu hrozí vlastná smrť
- Ak ich máš na ruke, máš to najlepšie na trhu. Apple po 10 rokoch zosadila z trónu táto značka smart hodiniek
- Garmin predstavil najjasnejšie smart hodinky na svete. Ich cena ťa však poriadne zaskočí
-
- AKTUÁLNE: Na Slovensku končia tri obľúbené české stanice. Toto je ich náhrada
- Ochráni kontinent pred Rusmi aj CO₂. Európa má v rukách tajnú zbraň, odborníci zvažujú jej nasadenie
- Nemajú proti nej šancu. F-16 dostane desivú zbraň, ktorá môže zachrániť Ukrajinu
- Sylvester Stallone ako mafián aj veľký hit Netflixu. TOP 14 noviniek na streamovacích službách v septembri
- BMW to myslí naozaj vážne. Už čoskoro spustí sériovu výrobu odpísaného pohonu áut
Historický úspech na trhu ojazdených áut. SUV a crossovery vedú naprieč regiónom
Liga proti rakovine spustila AI poradkyňu. Ženám radí nonstop a zadarmo
Fico a Zelenskyj sa stretli v Užhorode. Témou bola energetika aj mier
Oficiálne závery sú vonku. SAV potvrdzuje bezpečné množstvá DNA v dávke
Putin a Si Ťin-pching sa rozprávali o nesmrteľnosti. Chcú sa dožiť 150 rokov, televízia zvuk vypla
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP