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

Zbohom bezpečnosť a nočná obloha. Čína chce na obežnú dráhu Zeme vypustiť 200-tisíc objektov

Veľmoci môžu štartovať rakety. Vedci prišli s dôležitým objavom, ktorý umožní trvalý život na Mesiaci

Vesmírne továrne bez ľudí sú realitou. Startup posiela na Zem lieky, ktoré zmenia medicínu

Vedci ostali bez slov. Na dne jazera našli stopy stratenej civilizácie staršej než pyramídy v Egypte

Včely zaskočili vedcov. Ukázali spôsob, akým raz môžeme komunikovať s mimozemšťanmi
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Slováci majú na splnenie „otravnej“ povinnosti s autom už len pár dní. Inak ti hrozí pokuta 16 000 eur

„Čo škodí srdcu, škodí aj mozgu,“ varuje neurologička. Bežné návyky Slovákov potichu pripravujú cestu k demencii

Fitness tréner odporúča 5 cvikov, ktoré ti vrátia mobilitu skôr, než si stihneš vypiť kávu. Zvládne ich každý Slovák

Prestaň sa obviňovať z lenivosti: Renomovaná psychiatrička radí, ako mozog naučiť milovať námahu

500 000 vojakov do roku 2039: Susedná krajina odhalila svoj tajný plán, pripravuje sa na najhorší scenár
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Celý život triedila plasty. Žena neverila vlastným očiam, keď pomocou AirTagu zistila, kde končia
- Votrelec je dostupný na novej službe. Hrôzu na vesmírnej lodi si pozrieš aj s dabingom
- Najväčšie americké lode narazia na najlacnejšiu prekážku, námorníctvo je z týchto zbraní v panike
- Policajti to ignorujú a riziko narastá. Vodičov začalo za volantom ohrozovať niečo horšie ako mobily
- Veľký prieskum zničil ilúzie. Najporuchovejší pohon áut je o 80 % horší ako klasické spaľováky
-
- Celý život triedila plasty. Žena neverila vlastným očiam, keď pomocou AirTagu zistila, kde končia
- Policajti to ignorujú a riziko narastá. Vodičov začalo za volantom ohrozovať niečo horšie ako mobily
- Najväčšie americké lode narazia na najlacnejšiu prekážku, námorníctvo je z týchto zbraní v panike
- NATO posilňuje svoje východné krídlo. Fínsko nasadí najpokročilejšie stíhačky planéty
- Zánik sveta, ako si ho ešte nevidel. Veľkolepá sci-fi novinka láka na poriadne temný príbeh
-
- Vybabrali s Američanmi, teraz to schytajú Rusi. Česi pošlú Ukrajine špičkovú vesmírnu „zbraň“
- Celý život triedila plasty. Žena neverila vlastným očiam, keď pomocou AirTagu zistila, kde končia
- Kam sa hrabe tunel Višňové. Číňania ukázali inžiniersky zázrak, ktorý prekvapil aj expertov
- Má dokonalý obraz, je lepšia než OLED a cena pôjde nadol. Televízory čaká v roku 2026 revolúcia
- Veľký prieskum zničil ilúzie. Najporuchovejší pohon áut je o 80 % horší ako klasické spaľováky
Jadrová dohoda s USA je na stole. Saková a Fico odlietajú do Washingtonu
Susedná krajina chystá prelom v mimozemskom živote. Na ISS začali kľúčový experiment
Slovensko sa zaradilo medzi špičku Európy. V tomto sektore jednoznačne dominujeme
Kybernetická apokalypsa 2026 začala: Firmy čelia hrozbe, aká tu ešte nebola
Nemecko pridalo takmer tisíc turbín za rok, stále to nestačí. Rastu bráni kľúčový nedostatok
Ľudia o prácu neprídu. Slávna nemecká automobilka naleje do výroby miliardu eur
Nová éra jadra na Slovensku? Reaktory budúcnosti majú extrémny výkon a zmenia domácu energetiku
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Slováci majú na splnenie „otravnej“ povinnosti s autom už len pár dní. Inak ti hrozí pokuta 16 000 eur

„Čo škodí srdcu, škodí aj mozgu,“ varuje neurologička. Bežné návyky Slovákov potichu pripravujú cestu k demencii

Fitness tréner odporúča 5 cvikov, ktoré ti vrátia mobilitu skôr, než si stihneš vypiť kávu. Zvládne ich každý Slovák

Prestaň sa obviňovať z lenivosti: Renomovaná psychiatrička radí, ako mozog naučiť milovať námahu

