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

Záhadný mýtus „pochoval" 100 Rusov. Najväčšiu sovietsku raketu rozmetal výbuch a zožrali hoaxy

Učebnice sa mýlili. V Pompejach odhalili 2000-ročné tajomstvo materiálu, ktorý sa dokáže sám opraviť

Nepotrebuje káble a príde už v roku 2026. Google poskytne internet s rýchlosťou svetla

Mosty do iných vesmírov, či holografická realita. TOP 8 šialených hypotéz, ktoré môžu prepísať fyziku vesmíru

Bližšie k rýchlosti svetla sme nikdy neboli. Cesta na Mars sa skráti na 39 dní, hlási revolučný motor NASA
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Akčná udalosť, aká tu nebola dekády. Pokračovanie legendárneho filmu je na spadnutie, máme detaily
- USA budú mať drony s nekonečným doletom. Našli sci-fi spôsob, ako im dodávať „palivo“ počas letu
- Rozhodne sa vojna v oceliarňach? Čína zrýchľuje výrobu kľúčového materiálu, USA zatvárajú prevádzky
- Už 45 týždňov sa ho ľudia nevedia nabažiť. Akčný film 2025 ohúril aj Slovákov a naďalej udivuje
- Ľudia im nedokázali odolať. Toto sú nelegálne najsťahovanejšie seriály roka 2025 (ZOZNAM)
-
- Už 45 týždňov sa ho ľudia nevedia nabažiť. Akčný film 2025 ohúril aj Slovákov a naďalej udivuje
- Fotovoltiku na Slovensku môže čoskoro postihnuť kríza. Vyspelé Švédsko ukazuje prečo
- Slováci si ničia televízor a ani o tom nevedia. Týchto 10 nastavení a zlozvykov mu skracuje životnosť
- Slováci môžu ušetriť stovky eur na kúrení. Našli sme dokonalé riešenie na vysoké ceny energií
- Sen o elektromobiloch sa rozpadáva. Vodiči sa vo veľkom vracajú k spaľovákom, toto je dôvod
-
- Európska únia opäť zaťala do živého. Chystá návrh, ktorý prinúti časť ľudí kupovať len elektromobily
- USA do dronu posadili AI a prišiel veľký šok. V kľúčovom teste zostrelila lietadlo
- Ukrajina bola varovaním. Susedná krajina chce vlastný HIMARS, vyrobí ho najväčšia zbrojovka sveta
- Slováci si ničia televízor a ani o tom nevedia. Týchto 10 nastavení a zlozvykov mu skracuje životnosť
- Už 45 týždňov sa ho ľudia nevedia nabažiť. Akčný film 2025 ohúril aj Slovákov a naďalej udivuje
