Ved­ci koneč­ne vedia, ako zostro­jiť obvo­dy pre kvan­to­vý počí­tač

Rudolf Nečas / 30. júla 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)