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

Musk ohlásil stavbu mesta na Mesiaci do 10 rokov. Naráža na tvrdú inžiniersku realitu

Amatéri zachytili signál z konca slnečnej sústavy. NASA len neveriacky sleduje

Objav, ktorý šokoval archeológov. Arktída bola rušnou „diaľnicou“ už pred 4 500 rokmi

Ak prežije útok Slnka, uvidíš ho voľným okom. Nový záhadný objekt ohúril astronómov

Vedci vytvorili materiál ako zo sci-fi. Spája vlastnosti skla a plastu, čo považovali za nemožné
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Obľúbený hack Slovákov na hlboký spánok môže škodiť. Narúša kľúčovú fázu, varuje štúdia
PREMIUMTo, čo stálo 150 eur, dnes stojí 200: Odborník radí, ako sa pripraviť na zdražovanie

Muža napadla skupina 5 ľudí, telo ukryli v lese pod dekou. Dvojtýždňové pátranie odhalilo tragický zločin

Nové informácie z Levíc: Obeťami tragédie mali byť matka a 11-ročná dcéra

PRIESKUM: Progresívci sú najnižšie za 2 roky, Matovič mieša poradie v prvej päťke
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Slovákom do áut pribudla ďalšia povinnosť. Ak ju nemáš, neprejdeš STK ani ho neprihlásiš
- Ak prežije útok Slnka, uvidíš ho voľným okom. Nový záhadný objekt ohúril astronómov
- Padnutý strom v Amazónii nechal vedcov v nemom úžase. Odhalil tajomstvo ukryté stáročia
- Pokuta príde poštou a vodič sa jej nevyhne. Mesto nasadí 125 radarových kamier
- Slováci podľahli nečakanému seriálu. Neznáma vec od netflixu valcuje svet
-
- Slovákom do áut pribudla ďalšia povinnosť. Ak ju nemáš, neprejdeš STK ani ho neprihlásiš
- Padnutý strom v Amazónii nechal vedcov v nemom úžase. Odhalil tajomstvo ukryté stáročia
- Jedna z najbrutálnejších filmových sérií histórie je späť. Slávny herec ju chce posunúť na novú úroveň
- Musk odpojil Rusov, tí sa vynašli. Majú však taktickú nevýhodu, ktorú Ukrajina trestá
- Pokuta príde poštou a vodič sa jej nevyhne. Mesto nasadí 125 radarových kamier
-
- Slovákom do áut pribudla ďalšia povinnosť. Ak ju nemáš, neprejdeš STK ani ho neprihlásiš
- Padnutý strom v Amazónii nechal vedcov v nemom úžase. Odhalil tajomstvo ukryté stáročia
- Musk odpojil Rusov, tí sa vynašli. Majú však taktickú nevýhodu, ktorú Ukrajina trestá
- Nič podobné svet nevidel. Nový systém dokáže ničiť drony s extrémnou presnosťou
- Netflix vytiahol najväčší filmový tromf roka za 200 miliónov dolárov. Prvá ukážka ohúrila svet
Mercedes hlási drsný pád zisku. Legendárna automobilka narazila na stenu
Európska únia čelí kríze. Okamžite musí vyriešiť problém s energiami
Rusko zakázalo ľuďom ďalšiu populárnu aplikáciu. Zablokovalo ju na svojom území
NATO spúšťa operáciu Arktická stráž. Sever sa mení na novú frontovú líniu
Boeing predbehol Airbus tam, kde to bolí najviac. Nový rok prináša nečakanú rivalitu
Na toto neboli pripravení. Čínsky trh s elektromobilmi zažil niečo naozaj nečakané
Na Slovensku vyrástlo unikátne centrum pre ekosystém elektromobility
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Obľúbený hack Slovákov na hlboký spánok môže škodiť. Narúša kľúčovú fázu, varuje štúdia
PREMIUMTo, čo stálo 150 eur, dnes stojí 200: Odborník radí, ako sa pripraviť na zdražovanie

Muža napadla skupina 5 ľudí, telo ukryli v lese pod dekou. Dvojtýždňové pátranie odhalilo tragický zločin

Nové informácie z Levíc: Obeťami tragédie mali byť matka a 11-ročná dcéra

