Prastarý drahokam vedcom otvoril dvere k „svätému grálu“ vedy: Dostali sa o krok bližšie k vytvoreniu kvantového simulátora
Vedci z University of St. Andrews vytvorili polaritóny, ktoré sú základom pre kvantové výpočty.
Prastarý drahokam z Namíbie by mohol vedcom otvoriť dvere k novým druhom kvantových počítačov, tvrdí výskum z University of St. Andrews. Základom je oxid meďný, ktorý vedci využili na vytvorenie takzvaného „rydbergovho polaritónu“ najväčšej hybridnej častice svetla a hmoty, aká bola doteraz vytvorená, informuje portál SciTech Daily.
Rydbergove polaritóny neustále preskakujú zo svetla na hmotu a ak sa nachádzajú vo fáze hmoty, vtedy medzi sebou reagujú. Táto reakcia je pre vedcov mimoriadne dôležitá, pretože môže viesť k vytvoreniu kvantových simulátorov, špeciálneho druhu kvantového počítača, v ktorom sa informácia ukladá vo forme kvantových bitov.
Klasické počítače ukladajú informáciu vo forme bitov, čiže núl a jednotiek. Informácia však môže mať len jasne danú hodnotu, teda bit môže byť buď nula, alebo jednotka. V prípade kvantového bitu môže byť hodnota akákoľvek v rozmedzí medzi nulou a jednotkou. Inými slovami povedané, kvantový bit dokáže uložiť oveľa väčšie množstvo informácií a dokonca vykonávať viacero úloh súčasne.
Kvantové simulátory by mohli vedcom pomôcť odhaliť záhady fyziky, chémie, či biológie, napríklad ako vyrobiť vysokoteplotné supervodiče pre vysokorýchlostné vlaky.
Kvantové simulátory umožňujú štúdiu kvantového systému programovateľným spôsobom. V praxi by sa používal na získanie informácií o určitom komplikovanom vedeckom probléme. Myšlienku univerzálneho kvantového simulátora po prvýkrát predniesol Yuri Manin v roku 1980 a neskôr Richard Feynman v roku 1982. Takýto univerzálny simulátor by dokázal napodobniť kvantový efekt.
Neprehliadnite
Bežné počítače a superpočítače nedokážu simulovať systém, kde je len 30 častíc alebo menej. Na to, aby vedci dokázali simulovať aj takéto situácie potrebujú lepšie výpočtové schopnosti. Kvantové simulátory by vedcom mohli poskytnúť spôsob, ako tieto problémy riešiť. Kvantové simulátory vedcom poskytujú výhodu preto, lebo priamo využíva kvantové vlastnosti častíc.
„Vytvoriť kvantový simulátor, ktorý by pracoval na báze svetla je svätým grálom modernej vedy. Vytvorením rydbergovho polaritónu sme urobili obrovský krok v pred k dosiahnutiu tohto cieľa,“ vyjadril sa vedúci projektu, doktor Hamid Ohadi z University of St. Andrews.
Prelomový experiment
K vytvoreniu rydbergovho polaritónu vedci uväznil svetlo medzi dve vysoko reflektívne zrkadlá. Následne obrúsili kryštál oxidu meďného na šírku 30 mikrometrov, čo je tenšie ako ľudský vlas. Kryštál následne umiestnili medzi dve zrkadlá. Pomocou tohto procesu sa podarilo vedcom vytvoriť Rydbergove polaritóny až 100-krát väčšie, než dokázali predchádzajúce výskumy.
„Kúpiť drahokam na eBayi bolo jednoduché. Oveľa ťažšie bolo vytvoriť rydbergove polaritóny, ktoré existujú v extrémne úzkom farebnom spektre,“ vysvetľuje doktor Sai Kiran Rajendran.
Vedecký tím vo svojej práci pokračuje a ďalej skúma proces vytvárania rydbergových polaritónov. Do budúcna plánujú študovať možnosti, ako by mohli vytvoriť kvantové obvody, ktoré sú ďalším krokom k vytvoreniu kvantových simulátorov.
Komentáre