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 majú ultimátnu zbraň proti rakovine. Má presnosť 99 % a stačí jej pár kvapiek krvi
Celú dobu sme sa mýlili. Konečne našli, čo vyhubilo dinosaurov
Ľudia majú v krvi látku, ktorá nás ticho zabíja. Vedci našli alarmujúci dôkaz
Vedci prevrátili biológiu naruby. Základom vzniku života vraj nie je voda, ale niečo iné
Muskov humanoidný robot môže skončiť fiaskom. Čína má moc zruinovať celý projekt
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
ŠÚKL sťahuje z obehu dve šarže populárneho antibiotika. Ak ho máš doma, môžeš ho vrátiť
„Učenie je nevyhnutnosť, nie výhoda.“ Expert radí, do akého vzdelania sa oplatí investovať v čase krízy
25-ročný Sebastian za 4 dni vytvoril biznis s obratom 9 300 eur mesačne. „Už som nechcel budovať hodnotu pre niekoho iného“
Bežné jedlo Slovákov môže stáť život: 3 porcie týždenne zvyšujú riziko rakoviny a úmrtia o 27 %, varujú vedci
Alarmujúce dáta: 53 % Sloveniek ignoruje dôležitú prehliadku u lekára. Jeden kraj výrazne vyčnieva
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Najobľúbnejšia pirátska služba Slovákov skončila. Tisíce filmov a seriálov si už nepozrieš
- Slovákom rozdávajú mobily zadarmo. Veľká banka sa spojila s operátorom, toto sú podmienky
- Čína dostala „podpásovku”. Západ našiel geniálny spôsob, ako ukončí jej monopol na kritickej surovine
- Západ má vážny problém. Čínske stíhačky dostali ďalšie kritické vylepšenie
- Japonci majú vážny problém. Ich ikonická stavba za 20 miliárd dolárov mizne v mori, čas sa kráti
-
- Najobľúbnejšia pirátska služba Slovákov skončila. Tisíce filmov a seriálov si už nepozrieš
- Čína dostala „podpásovku”. Západ našiel geniálny spôsob, ako ukončí jej monopol na kritickej surovine
- EÚ ide po vodičoch. Zavádza drastické zmeny, ktoré pocítia aj Slováci (PREHĽAD)
- Japonci majú vážny problém. Ich ikonická stavba za 20 miliárd dolárov mizne v mori, čas sa kráti
- Vedci prevrátili biológiu naruby. Základom vzniku života vraj nie je voda, ale niečo iné
-
- Najobľúbnejšia pirátska služba Slovákov skončila. Tisíce filmov a seriálov si už nepozrieš
- Veľmoc objavila 35 miliónov ton veľmi vzácnej suroviny. Prinesie im ohromné bohatstvo
- Váži 8 ton a zlikviduje ciele aj 100 metrov pod zemou. Odhalili najväčšiu jadrovú raketu na svete
- Toto je rebríček najmenej poruchových áut. Nájdeš medzi nimi aj svoje?
- Vedci neverili vlastným očiam. Po vyše 4 000 rokoch našli zabudnuté mesto, z ktorého im padla sánka
Historický míľnik pre Čínu. Uhlie už nie je lídrom v energetickej produkcii
Žilina vsádza na solárnu energiu. Mesto pokryje verejné budovy panelmi
BYD zdvojnásobil zisk. Čínska vlna elektromobility naberá na sile
Rakúsko ich má 23, Slovensko možno čoskoro prvú v Málinci. Miestni proti prečerpávacej elektrárni protestujú
Ďalší pokus o podvod: Neklikaj na e-maily o preplatkoch, radí Sociálna poisťovňa
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
ŠÚKL sťahuje z obehu dve šarže populárneho antibiotika. Ak ho máš doma, môžeš ho vrátiť
„Učenie je nevyhnutnosť, nie výhoda.“ Expert radí, do akého vzdelania sa oplatí investovať v čase krízy
25-ročný Sebastian za 4 dni vytvoril biznis s obratom 9 300 eur mesačne. „Už som nechcel budovať hodnotu pre niekoho iného“
Bežné jedlo Slovákov môže stáť život: 3 porcie týždenne zvyšujú riziko rakoviny a úmrtia o 27 %, varujú vedci
Alarmujúce dáta: 53 % Sloveniek ignoruje dôležitú prehliadku u lekára. Jeden kraj výrazne vyčnieva
Copyright© 2025 by Startitup, s. r. o. Všetky práva vyhradené