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
Americkí vedci nahradili v batériách meď týmto revolučným materiálom a výsledok ich šokoval. Svet elektromobility to môže úplne zmeniť
Neuveriteľný vedecký zázrak v Číne. Ochrnutý muž ovláda telo cez exoskelet mysľou
Ani fúzia sa jej nevyrovná. Vedci našli alternatívu, ktorá nám dá neobmedzenú energiu
Ako sa tam vôbec dostal? Na Mesiaci našli „materiál budúcnosti”
Zem má ešte stále šancu. Ľudstvo chystá zbrane poslednej záchrany, zmenia klímu
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Dermatologička varuje pred populárnou zložkou v opaľovacích olejoch a doplnkoch: Zvyšuje riziko rakoviny pľúc o 24 %
Môžeš mať cukrovku a ani o tom netušiť: Mladých ohrozuje choroba, ktorú doteraz spájali len so staršími
„Apokalypsa“ nad Ukrajinou: Rusko vyslalo 477 dronov a 60 rakiet, ide o doposiaľ najväčší vzdušný útok
Tragédia na Zlatých pieskoch: V jazere našli telo 39-ročného muža
„Langoš je najlepšie antidepresívum, ale zároveň dno gastronómie.“ Bratislavčan ho dostal do svetového bedekra
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- O toto išlo Rusom celý čas. Obsadili jedno z najväčších ložísk dôležitej suroviny v Európe
- V Ázii sa zrútil záhadný supermoderný dron. Nikto nevie, komu patrí
- Nový čínsky motor prežil test, ktorý láme fyzikálne zákony. Využíva pohon ako z iného sveta
- Vedci ostali v nemom úžase. Prehliadaná planéta našej Galaxie v sebe ukrýva poklad za bilióny eur
- Ukrajina nasadila desivý dron s názvom „Peklo“. V prvej akcii zničil všetky ciele a Rusi sú bezradní
-
- O toto išlo Rusom celý čas. Obsadili jedno z najväčších ložísk dôležitej suroviny v Európe
- Majú voňať, namiesto toho nám ničia pľúca. Vedci varujú pred tichým zabijakom ovzdušia v dome
- Ukrajina nasadila desivý dron s názvom „Peklo“. V prvej akcii zničil všetky ciele a Rusi sú bezradní
- Vedci ostali v nemom úžase. Prehliadaná planéta našej Galaxie v sebe ukrýva poklad za bilióny eur
- USA do dronu posadili AI a prišiel veľký šok. V kľúčovom teste zostrelila lietadlo
-
- Slovákov čaká veľké prekvapenie pri nákupe nového mobilu. Začalo platiť prísne nariadenie Európskej únie
- O toto išlo Rusom celý čas. Obsadili jedno z najväčších ložísk dôležitej suroviny v Európe
- Ak zaútočia, pocítia fatálny úder. USA poslali do Európy tisíce vojakov a najsmrtiacejšiu flotilu sveta
- Milovaný pohon Slovákov končí. EÚ chystá devastačné zmeny, ktoré ho pochovajú
- Majú voňať, namiesto toho nám ničia pľúca. Vedci varujú pred tichým zabijakom ovzdušia v dome
Masívny útok Ruska zasiahol celú Ukrajinu. Aktivovali sa aj poľské stíhačky
Slovenské palivá budú lacnejšie než vlani. Zdražovanie sa zastavilo, tvrdia banky
Vesmír zahltený odpadom. EÚ chce zákonom prinútiť operátorov likvidovať satelity
Klimatická veda prehodnocuje svoje modely. Yale navrhuje nový prístup
Darwin sa možno mýlil. Evolúcia prebieha v skokoch, tvrdia vedci
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP