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

PRELOM: Vedci zostrojili prvé jadrové hodiny na svete, vyriešia veľkú záhadu fyziky

Prelomový objav vo vesmíre: Vedci prvýkrát objavili významné stopy života mimo našej Galaxie

Sú 1 000-krát výkonnejšie než klasické. Japonci predstavili nové solárne panely, budú veľmi lacné

100 rokov ležal v zásuvke. Zabudnutý meteorit odhalil tajomstvo života na Marse

Má 2 000 rokov a je celý pod vodou. V Taliansku našli vzácny chrám
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
PREMIUMOdborník na investovanie: Kto rýchlo pochopí princíp zloženého úročenia, má obrovský náskok (ROZHOVOR)

Vodiči pozor, známy horský prechod je pre sneženie úplne uzavretý. Zimné počasie prinieslo prvé komplikácie

AKTUÁLNE: Polícia spustila masívnu akciu GRAN TURISMO, zadržala 12 osôb

Dýchanie cez konečník nie je len vedecká kuriozita – prvé testy naznačujú jeho medicínsky potenciál pre záchranu života

Alzheimer alebo obyčajná zábudlivosť: Odborník odhalil 10 otázok, ktoré môžu pomôcť rozlúštiť, čo sa deje s tvojou mysľou
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Bez Západu by rýchlo prehrali. Ukrajina zistila, čo v skutočnosti poháňa „ruské“ drony
- Akčný film 2025 neprestáva udivovať. Ohúril aj Slovákov a naďalej láme rekordy
- Vodiči sú proti nim bezradní. Nové radary rozdávajú pokuty za niečo, čo by ti nikdy nenapadlo
- Sú 1 000-krát výkonnejšie než klasické. Japonci predstavili nové solárne panely, budú veľmi lacné
- Mala pochovať pýchu americkej armády. Rusi si zabili jednu z najlepších zbraní, ktorá šokovala svet
-
- Bez Západu by rýchlo prehrali. Ukrajina zistila, čo v skutočnosti poháňa „ruské“ drony
- Vodiči sú proti nim bezradní. Nové radary rozdávajú pokuty za niečo, čo by ti nikdy nenapadlo
- Veľmoc objavila 35 miliónov ton veľmi vzácnej suroviny. Prinesie im ohromné bohatstvo
- EÚ ide po vodičoch. Drastické zmeny pocítia aj Slováci, za toto ti môžu zobrať vodičák (PREHĽAD)
- Akčný film 2025 neprestáva udivovať. Ohúril aj Slovákov a naďalej láme rekordy
-
- 11 minút mu tlieskali v stoji. Netflix práve predstavil jeden zo svojich najlepších filmov
- Bez Západu by rýchlo prehrali. Ukrajina zistila, čo v skutočnosti poháňa „ruské“ drony
- Celý život nás klamú. Powerbanky sú špinavý biznis, toto ti výrobcovia nikdy nepovedia
- Západ nič také nemá. „Spojenec“ Ruska nasadí laser na stíhačky budúcnosti, rakety po ňom „slepnú“
- Experti bijú na poplach. AI vypočítala, ako drasticky sa zmení svet v roku 2030
Konečne rozumný krok od Google. Chystá sa obnoviť odstavenú jadrovú elektráreň, toto je dôvod
Európania kupujú čoraz viac áut. Predaj stúpol o neuveriteľné čísla, najpopulárnejší pohon nesklamal
Slovanský štát tvrdo zakázal mobily na školách. Dopad na študentov prekvapil úplne všetkých
Slovensko chystá prelom v jadrovej energii. Veľmoc má s nami tieto veľké plány
Experti bijú na poplach: Umelá inteligencia má novú temnú stránku, o ktorej sa nehovorí
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
PREMIUMOdborník na investovanie: Kto rýchlo pochopí princíp zloženého úročenia, má obrovský náskok (ROZHOVOR)

Vodiči pozor, známy horský prechod je pre sneženie úplne uzavretý. Zimné počasie prinieslo prvé komplikácie

AKTUÁLNE: Polícia spustila masívnu akciu GRAN TURISMO, zadržala 12 osôb

Dýchanie cez konečník nie je len vedecká kuriozita – prvé testy naznačujú jeho medicínsky potenciál pre záchranu života

