Vedci konečne vedia, ako zostrojiť obvody pre kvantový počítač
- Revolúcia v počítačoch sa blíži.
- 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.
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.”
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