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
Nová vesmírna veľmoc chce dobyť vesmír. Za zlomok ceny dokážu to, čo USA a Čína za miliardy dolárov
Vedci dosiahli rekordnú presnosť. Definícia sekundy času sa môže významne zmeniť
Záhadný signál z vesmíru odhalil zvláštnu hviezdu. Dokáže nemožné a nemala by existovať
VIDEO: Nová Starship počas letu explodovala. Obloha sa v sekunde zmenila na nebeské divadlo
Zem bombarduje neuveriteľnou silou. Vedci objavili záhadný signál z jedinečného zdroja
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Známa spoločnosť vyvinula prvý spaľovací motor s unikátnym palivom. Trvalo im to 3 roky, minuli 120 miliónov eur
- Slovákom leží v zuboch dodnes. Toto je príbeh filmu, kvôli ktorému Habera zažaloval Tarantinovho žiaka
- Majú zásoby 200 miliárd m³. Nečakaná krajina sa môže stať najväčším producentom plynu v Európe
- Majú suverénne najlepšiu optiku aj WiFi. Toto je najlepší poskytovateľ internetu na Slovensku
- Útok na kataster môže spôsobiť ešte väčšie škody. Unikli tieto citlivé údaje o Slovákoch
-
- Známa spoločnosť vyvinula prvý spaľovací motor s unikátnym palivom. Trvalo im to 3 roky, minuli 120 miliónov eur
- Slovákom leží v zuboch dodnes. Toto je príbeh filmu, kvôli ktorému Habera zažaloval Tarantinovho žiaka
- Majú zásoby 200 miliárd m³. Nečakaná krajina sa môže stať najväčším producentom plynu v Európe
- Majú suverénne najlepšiu optiku aj WiFi. Toto je najlepší poskytovateľ internetu na Slovensku
- Útok na kataster môže spôsobiť ešte väčšie škody. Unikli tieto citlivé údaje o Slovákoch
-
- Spoliehali sa na Rusov, teraz im hrozí nedostatok plynu. Európsky štát čelí „najprísnejším sankciám v histórii“
- Známa spoločnosť vyvinula prvý spaľovací motor s unikátnym palivom. Trvalo im to 3 roky, minuli 120 miliónov eur
- Milovaný Windows tento rok končí. Microsoft núti 400 miliónov ľudí, aby si kúpili nový počítač
- TOP televízory roka 2025: Bezkáblový, ktorý popiera gravitáciu, gigantický „Číňan“ aj cena priehľadného LG
- Útok na kataster môže spôsobiť ešte väčšie škody. Unikli tieto citlivé údaje o Slovákoch
Jadrová ponorka USA nasadila podvodné drony. Vyšle ich na tajné misie proti nepriateľom
Je veľký ako semienko jahody. ESA vyvinula vesmírny čip, ktorý bude mať dôležitú úlohu
Gigantický jašter so žraločími zubami znova „ožil“. Staré náčrty odkryli záhadu obávaného predátora
Slovenská sporiteľňa ohlásila veľkú novinku pri platbách. Známu aplikáciu už nebudeš potrebovať
Viac funkcií za viac peňazí. Balíček Microsoft 365 výrazne zdražel, môže za to unikátna funkcia
Copyright© 2025 by Startitup, s. r. o. Všetky práva vyhradené