Kvantová revolúcia sa začala: Vedci spojili prvé kvantové počítače a výsledky sú šialené!
Výskumníci vytvorili prvú sieť kvantových procesorov, na ktorej demonštrovali funkčný kvantový počítač, čím priblížili technológiu k realite.
Výskumníci z University of Oxford prinášajú prelomovú štúdiu, ktorá nás približuje k funkčným kvantovým superpočítačom. Vedcom sa podarilo demonštrovať prvý prípad distribuovaného kvantového výpočtu. Pomocou špeciálnej siete prepojili dva odlišné kvantové procesory a tým vytvorili prvý plne prepojený kvantový počítač.
Nová štúdia adresuje problém takzvanej “kvantovej škálovateľnosti”. V praxi tento problém znamená, že aby sme mohli mať funkčný kvantový počítač, ktorý by zmenil celý priemysel, takýto počítač by musel spracovať milióny kvantových bitov. Vtesnať všetky procesory do jedného zariadenia by ale vyžadovalo počítač, ktorý by bol gigantický.
Prvý kvantový algoritmus
Nový prístup vedcov ale prepojil niekoľko menších kvantových zariadení. Tým dovolil, aby výpočty prebiehali na distribuovanej sieti. Teoreticky neexistuje limit na počet procesorov, ktoré môžu byť do tejto siete zapojené. Ide o škálovateľnú technológiu, ktorá sa zakladá na malých moduloch. Jeden drobný modul obsahuje len hŕstku uväznených qubitov, teda kvantových bitov.
Jednotlivé moduly sú medzi sebou prepojené pomocou optických vlákien a využívajú fotóny aby prenášali dáta medzi sebou, namiesto elektrických signálov. Tieto fotónové väzby dovoľujú qubitom v separátnych moduloch vytvoriť kvantové previazanie. Ide o fenomén, v rámci ktorého dva kvantovo previazané objekty zdieľajú medzi sebou vlastnosti a zmena jedného objektu sa okamžite prejaví aj na tom druhom, bez ohľadu na vzdialenosť medzi nimi. Takáto sieť umožnila, aby kvantová logika prebiehala pomocou kvantovej teleportácie.
“Kvantová teleportácia je fenomén, ktorý sa už podarilo dosiahnuť v minulosti. Naša štúdia je ale prvou, ktorej sa podarilo pomocou kvantovej teleportácie preniesť takzvané logické brány, teda najzakladanejší komponent algoritmu. Demonštrácia tohto fenoménu má potenciál položiť základy pre kvantový internet,” hovoria výskumníci.
Koncept vedcov je podobný ako koncept tradičných superpočítačov. Aj tie sa skladajú z menších počítačov, ktoré sú prepojené dokopy. Spoločnými silami dokážu teda počítače podať výkon, ktorý výrazne prekonáva maximálny výkon jedného, hoci najmodernejšieho, počítača.
Neprehliadni
“Predchádzajúce demonštrácie kvantovej teleportácie sa sústredili na prenášanie kvantových stavov medzi fyzicky separovanými systémami. V našej štúdii používame kvantovú teleportáciu na vytvorenie interakcií medzi vzdialenými systémami,” vyjadril sa vedúci štúdie, Dougal Main.
Štúdia dokázala, že distribuované spracovanie kvantovej informácie je možné so súčasnou technológiou. Aj napriek prelomovému úspechu ale ostáva škálovanie kvantových počítačov výrazným technologickým problémom. Autori štúdie vysvetľujú, že na to budeme potrebovať s najväčšou pravdepodobnosťou nové fyzikálne poznatky.
V rámci štúdie výskumníci ukázali efektivitu kvantového počítača pomocou takzvaného Groverovho vyhľadávacieho algoritmu. Ide o kvantovú metódu hľadania, ktorá nájde špecifický objekt vo veľkom neštruktúrovanom datasete oveľa rýchlejšie, než by to dokázal konvenčný počítač. Na to využíva kvantové vlastnosti superpozície a previazania. Vďaka tomu paralelne dokáže preskúmať viacero možností. Prakticky povedané, vďaka svojim vlastnostiam dokáže kvantový počítač vyriešiť za niekoľko hodín problémy, ktoré by aj najvýkonnejšiemu superpočítaču trvali celé roky.
Na ceste ku kvantovým počítačom
Revolučnou je v tomto smere aj štúdia z roku 2024, v rámci ktorej sa výskumníkom podarilo uložiť svetlo ako zvuk. Nová technológia pozostáva z drobného bubna, ktorý ukladá dáta poslané svetlom ako zvukové vibrácie a ak je to potrebné, potom ich pošle znova vo forme svetla. Nový výskum dokazuje, že mechanická pamäť pre kvantové dáta môže predstavovať tú správnu cestu pre vývoj mimoriadne bezpečného internetu s obrovskými rýchlosťami.
Ako projekt opisujú vedci, ide o vecičku viditeľnú voľným okom, v ktorej sa dokážu vytvoriť kvantové stavy. Už spomenutý kvantový bubon je drobná membrána vyrobená z keramického materiálu a s dierami rozmiestnenými vo vzorci pozdĺž jej hrán. Keď vedci “zabúchajú” na bubon laserom, začína vibrovať tak rýchlo a bez ruchov, že začínajú platiť pravidlá kvantovej mechaniky. Viac o štúdii a jej výsledkoch nájdeš v tomto článku.
Komentáre