Vedci konečne vedia, ako zostro­jiť obvody pre kvan­tový počí­tač

Rudolf Nečas / 30. júl 2016 / Tech a inovácie

Revo­lú­cia v počí­ta­čoch sa blíži. 

Počí­tače dnes už tak­mer dosiahli svoje limity a vedci po celom svete sa usi­lovne sna­žia posta­viť prvý živo­ta­schopný kvan­tový počí­tač — stroj, ktorý by mohol zvý­šiť rých­losť spra­co­va­nia 100-mili­ón­krát.

quantum-computing-super-atom

foto: ibtimes.co.uk

Naj­väč­ším prob­lé­mom v roz­ši­ro­vaní kvan­to­vých počí­ta­čov je prísť na to, ako pre­via­zať dosta­tok kvan­to­vých bitov (qubi­tov) na vyko­ná­va­nie výpoč­tov, ale tím inži­nie­rov v USA hovorí, že prišli na rie­še­nie.

Kvan­tové počí­tače majú spô­so­biť revo­lú­ciu v spra­co­vá­vaní dát, pre­tože sa neob­me­dzujú len na jed­notky a nuly z binár­neho kódu, na ktorý sa spo­lie­hajú dnešné počí­tače. Ten binárny kód nás brzdí, pre­tože ak môžeme pou­žiť len kom­bi­ná­ciu jed­no­tiek a núl, je tu konečné množ­stvo dát, ktoré môžu byť spra­co­vané, bez ohľadu na to, ako rýchlo ideme.

Ale kvan­tové počí­tače pou­ží­vajú qubity, ktoré môžu nado­bud­núť stav 0, 1 alebo “super­po­zí­ciu” oboch. Takže oproti bitom, ktoré môžu byť v danom oka­mihu len 1 alebo 0, qubity môžu byť hoci­čím. Napriek tomu, čo Google hovo­ril o jeho kon­tro­verz­nom novom D-Wave 2X kvan­to­vom výpoč­to­vom stroji, nikto nebol schopný posta­viť “riadny” kvan­tový počí­tač, kvôli tomu, že správne pre­via­zať veľké množ­stvo qubi­tov a ovlá­dať ich spo­ľah­li­vým spô­so­bom je veľmi zlo­žité.

Kvan­tové pre­via­za­nie je zvláštny feno­mén, keď dve kvan­tové čas­tice inte­ra­gujú takým spô­so­bom, že sa stanú hlboko spä­tými a v pod­state zdie­ľajú exis­ten­ciu. To zna­mená, že to, čo sa deje s jed­nou čas­ti­cou, bude mať priamo a okam­žite vplyv na dru­hej strane — aj keď tá je mnoho sve­tel­ných rokov ďaleko.

Zís­ka­nie via­ce­rých pre­via­za­ných čas­tíc v jed­nom mieste má zásadný význam pre vývoj kvan­to­vých počí­ta­čov a výskum­níci z Penn State Uni­ver­sity hovo­ria, že príšli s tech­ni­kou, ktorá by to mohla umož­niť. Najprv pou­žili lúče lase­ro­vého svetla na vytvo­re­nie troj­roz­mer­nej mriež­ko­vej zostavy, ktorá doká­zala zachy­tiť a udr­žať nie­koľko kvan­to­vých čas­tíc a donú­tila ich do kubic­kého uspo­ria­da­nia pia­tich nau­kla­da­ných rovín.

Každá vrstva v obvode doká­zala udr­žať 25 rov­no­merne roz­lo­že­ných ató­mov, a potom, čo boli všetky uspo­ria­dané, mik­ro­vlny boli pou­žité pre pre­pí­na­nie jed­not­li­vých qubi­tov z jed­ného kvan­to­vého stavu do dru­hého, bez zmeny stavu ostat­ných ató­mov v kubic­kom poli.

Kat­he­rine Noyes z PC World vysvet­ľuje: “Vedci vypl­nili nie­ktoré z mož­ných miest v poli s qubitmi skla­da­jú­cimi sa z neut­rál­nych ató­mov cézia, ktoré nemajú žiadny kladný alebo záporný náboj. Potom pou­žili pre­krí­žené lúče lase­ro­vého svetla na zacie­le­nie jed­not­li­vých ató­mov v mriežke, čo spô­so­bilo posun v ener­ge­tic­kej hla­dine týchto ató­mov. Keď vedci potom “vykú­pali” celé pole jed­not­ným tokom mik­ro­vĺn, stav ató­mov s posu­nu­tými ener­ge­tic­kými hla­di­nami sa zme­nil, zatiaľ čo stavy všet­kých ostat­ných atómy zostal rov­naké.”

David Weiss PSU 6-2016

foto: news.psu.edu

Tím, vedený fyzi­kom Davi­dom S. Weis­som, tes­to­val ich schop­nosť zme­niť kvan­tový stav týchto jed­not­li­vých ató­mov pomo­cou pre­pí­na­nia sta­vov vybra­ných ató­mov v troch z nas­kla­da­ných rovín pre hlás­ko­va­nie pís­men P, S a U (Penn State Uni­ver­sity).

Zme­nili sme kvan­tovú super­po­zí­ciu PSU ató­mov, aby sa odli­šo­vala od kvan­to­vej super­po­zí­cie ostat­ných atómy v poli,” hovorí Weiss v tla­čo­vej správe. “Máme pomerne vysoko presný sys­tém. Môžeme uro­biť cie­lené výbery so spo­ľah­li­vos­ťou asi 99,7 per­centa, a máme plán aby to bolo skôr 99,99 per­centa.”

Takže kvan­tové počí­tače sú za rohom? Žiaľ nie tak cel­kom. Exis­tujú tu dve hlavné obme­dze­nia — sys­tém musí byť vážne zväč­šený, pre­tože 125 ató­mov toho veľa nedo­káže a kvan­tové čas­tice pou­žité v sys­téme neboli pre­via­zané. Ale Weis­sov tím je pre­sved­čený, že môžu sta­vať na sys­téme, ktorý majú a to z hľa­diska roz­sahu a tiež pre­via­za­nia. “Napl­ne­nie kocky presne jed­ným ató­mom na stranu a nasta­ve­nie pre­via­za­nia medzi ató­mami patrí medzi naše najb­liž­šie výskumné zámery,” hovorí.

zdroj: sciencealert.com, zdroj titul­nej foto­gra­fie: techdissected.com

Pridať komentár (0)