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
„Zožerie“ ťa hviezda či rozseká dážď zo skla. Bývalý vedec NASA opísal najzvláštnejšie planéty (+čas prežitia)
Chceli nájsť Planétu Deväť, objavili niečo záhadnejšie. Vedcov uchvátilo teleso, ktoré rozbíja teórie
„Našli“ signál pokročilej civilizácie. Vedci neverili vlastným očiam, keď zistili, o čo ide
Experti bijú na poplach: Mikroplasty našli v kľúčovej časti potravinového reťazca
Zabudni na skalpel a operácie. Vedci našli spôsob, ako „vytlačiť“ lieky priamo v tele
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Smrtiaca baktéria spôsobila už 3 pandémie a stále nezmizla. Vedci zistili, ako sa pred ňou ochrániť
Vstupné už od 6 eur: Letná sezóna 2025 štartuje, kúpaliská otvárajú brány (PREHĽAD)
Bývalý šéf CIA odhalil, ktorú európsku krajinu Putin plánuje najbližšie napadnúť. Nemecko do nej poslalo vojakov
Vedci objavili vitamín, ktorý ti predĺži život o 3 roky. Tisíce Slovákov ho majú kritický nedostatok
Polárna žiara môže byť viditeľná aj zo Slovenska. Odborníci hlásia silnú geomagnetickú búrku
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- „Našli“ signál pokročilej civilizácie. Vedci neverili vlastným očiam, keď zistili, o čo ide
- Ročne spravím spaľovákom 48 000 km, predal som ho a kúpil elektromobil. Výsledok ma dostal
- Najväčšie eso Netflixu aj nový Predátor. TOP 11 filmov a seriálov, ktoré musíš vidieť v júni (PREHĽAD)
- Ľudia už nerobia skoro nič. V Ázii stavajú priehradu len stroje, riadi ich umelá inteligencia
- Slovákov očarila nová česká komédia na Netflixe. Sledujú ju viac než ČERNÁKA
-
- „Našli“ signál pokročilej civilizácie. Vedci neverili vlastným očiam, keď zistili, o čo ide
- Ročne spravím spaľovákom 48 000 km, predal som ho a kúpil elektromobil. Výsledok ma dostal
- Najväčšie eso Netflixu aj nový Predátor. TOP 11 filmov a seriálov, ktoré musíš vidieť v júni (PREHĽAD)
- Koniec sa už nikdy nedozvieš. 12 seriálov, ktoré zrušili predčasne bez poriadneho konca
- Majú zásoby 85 miliárd m³. Do Európy začne prúdiť nový zdroj plynu z prekvapivej krajiny
-
- Pošlú ich rovno do šrotu. Kontroverzná regulácia Európskej komisie o autách je na spadnutie
- Majú zásoby 85 miliárd m³. Do Európy začne prúdiť nový zdroj plynu z prekvapivej krajiny
- Rusi urobili „geniálny“ ťah. Kým ich vojaci trpia na Ukrajine, africkému štátu dodali najmodernejšiu techniku
- „Našli“ signál pokročilej civilizácie. Vedci neverili vlastným očiam, keď zistili, o čo ide
- Za 12 tisíc eur dostaneš auto s dojazdom 2 000 km. Známa značka šokovala svet novým modelom
Volkswagen chystá masívne investície v USA. Chce zmierniť nepríjemný poplatok
Gigant definitívne padol. Microsoft opúšťa ruský trh, Putin má jasný zámer
Slovensko zažíva najväčší nárast počtu áut. Analytici upozornili na zaujímavý trend
Rusko zradil verný európsky spojenec. Poza jeho chrbát dodáva muníciu Ukrajine
Slovenské domácnosti budú môcť zdieľať elektrinu vyrobenú fotovoltikou
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Smrtiaca baktéria spôsobila už 3 pandémie a stále nezmizla. Vedci zistili, ako sa pred ňou ochrániť
Vstupné už od 6 eur: Letná sezóna 2025 štartuje, kúpaliská otvárajú brány (PREHĽAD)
Bývalý šéf CIA odhalil, ktorú európsku krajinu Putin plánuje najbližšie napadnúť. Nemecko do nej poslalo vojakov
Vedci objavili vitamín, ktorý ti predĺži život o 3 roky. Tisíce Slovákov ho majú kritický nedostatok
Polárna žiara môže byť viditeľná aj zo Slovenska. Odborníci hlásia silnú geomagnetickú búrku
Copyright© 2025 by Startitup, s. r. o. Všetky práva vyhradené