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
Kedysi boli sci-fi. Toto je TOP 8 technológií, ktoré sú dnes realita
Muskov šialený výlev pobúril aj jeho zvyšných fanúšikov, vulgárne napadol veliteľa ISS
Na jej povrchu pršia drahokamy. Vedci objavili veľmi zvláštnu planétu, aká nemá obdobu
Mŕtve galaxie sa začali prebúdzať k životu. Astronómovia nechápu, ako je to vôbec možné
Európa je blízko k neobmedzenej energii. Západná mocnosť udržala jadrovú fúziu rekordných 22 minút
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
100-ročný profesor výživy odhalil 5 faktorov, ktoré nás oberajú o dlhovekosť
Navštívili sme poľskú Biedronku a zistili sumy potravín: „Zaručujeme nízke ceny a konkurencie sa nebojíme,“ tvrdí
MIMORIADNE SHMÚ varuje: V tejto časti Slovenska by tehotné ženy a starší ľudia mali obmedziť pohyb vonku
Fico v USA prekvapil vyjadreniami: „Rusko malo ‚vážne bezpečnostné dôvody‘ na inváziu na Ukrajinu“
Tisíce Slovákov prídu o vodičák, ak si nesplnia dôležitú povinnosť. Neplatičov nezachráni ani prechodný pobyt
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Mali byť hitom, no nikto ich nechcel. TOP 8 technologických prepadákov slávnych značiek
- Európa je blízko k neobmedzenej energii. Západná mocnosť udržala jadrovú fúziu rekordných 22 minút
- Kedysi boli sci-fi. Toto je TOP 8 technológií, ktoré sú dnes realita
- Podobná vec sa nedávno stala na Slovensku. Netflix uviedol jeden z najočakávanejších seriálov roka
- Mŕtve galaxie sa začali prebúdzať k životu. Astronómovia nechápu, ako je to vôbec možné
-
- Mali byť hitom, no nikto ich nechcel. TOP 8 technologických prepadákov slávnych značiek
- Stojí smiešne peniaze. Tento inteligentný hybrid prejde 1 200 km s minimálnou spotrebou
- Európa je blízko k neobmedzenej energii. Západná mocnosť udržala jadrovú fúziu rekordných 22 minút
- Čas plynie inak, než sme si mysleli. Zvláštny objav kvantovej fyziky nechal vedcov bez slov
- Majú zásoby 85 miliárd m³. Do Európy začne prúdiť nový zdroj plynu z prekvapivej krajiny
-
- Majú voňať, namiesto toho nám ničia pľúca. Vedci varujú pred tichým zabijakom ovzdušia v dome
- Majú zásoby 85 miliárd m³. Do Európy začne prúdiť nový zdroj plynu z prekvapivej krajiny
- Mali byť hitom, no nikto ich nechcel. TOP 8 technologických prepadákov slávnych značiek
- Podmanil si divákov v 75 štátoch vrátane Slovenska. Drsný film dostal pokračovanie na Netflixe (TRAILER)
- Ľudstvo objavuje „nový svet“. V hĺbke 2 000 metrov našli mimoriadne vzácny zdroj energie
Musk obvinil Bidena v citlivej veci. Európsky astronaut ho usvedčil z jasného klamstva
Oživili zabudnutý projekt. YouTube dostane novú aplikáciu, používateľov až tak veľmi nepoteší
Apple pridáva do svojich zariadení novú funkciu. Pomôže zefektívniť ich používanie
Slovenské projekty dostanú miliónovú podporu. Zamerajú sa na výrobu perspektívnej suroviny
Sľubuje vyššiu produktivitu a automatizované úlohy. OpenAI rozširuje svoj nový nástroj do ďalších štátov
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
100-ročný profesor výživy odhalil 5 faktorov, ktoré nás oberajú o dlhovekosť
Navštívili sme poľskú Biedronku a zistili sumy potravín: „Zaručujeme nízke ceny a konkurencie sa nebojíme,“ tvrdí
MIMORIADNE SHMÚ varuje: V tejto časti Slovenska by tehotné ženy a starší ľudia mali obmedziť pohyb vonku
Fico v USA prekvapil vyjadreniami: „Rusko malo ‚vážne bezpečnostné dôvody‘ na inváziu na Ukrajinu“
Tisíce Slovákov prídu o vodičák, ak si nesplnia dôležitú povinnosť. Neplatičov nezachráni ani prechodný pobyt
Copyright© 2025 by Startitup, s. r. o. Všetky práva vyhradené