Veda a výskum

Prielom v sfére kvantovej fyziky stavia na dvoch dekádach výskumu: Držia vedci kľúč ku komerčným kvantovým počítačom?

Výskum vedcov z univerzity v Kodani možno vydláždil cestu k prvému komerčne použiteľnému kvantovému počítaču.

V rámci nového výskumu vedci z univerzity v Kodani zaznamenali prielom v odbore kvantovej fyziky. Podarilo sa im vyriešiť náročný problém, ktorý fyzikov trápil už niekoľko rokov. Namiesto jedného kvantového zdroja svetla, vedci už dokážu kontrolovať dva, čo sa síce môže zdať ako drobný objav, no vo svete kvantovej fyziky ide o mimoriadne významný úspech.

Ovládanie dvoch kvantových zdrojov svetla totiž vedcom umožňuje vytvoriť fenomén, ktorý sa označuje ako kvantovo mechanické previazanie. Nadobudnutím kontroly nad týmto javom môžu výskumníci začať pracovať na tom, ako kvantové technológie uplatniť v komerčnej sfére.

Odoberajte Vosveteit.sk cez Telegram a prihláste sa k odberu správ

Kvantovo mechanické previazanie so sebou prináša vlastnosti, ktoré môžeme bežne vidieť v sci-fi filmoch. Umožňuje totiž dvom svetelným zdrojom meniť svoje vlastnosti zdanlivo okamžite bez ohľadu na vzdialenosť, v akej sa svetelné zdroje nachádzajú. Kvantové previazanie ovplyvňuje aj častice a hoci existujú v kvantovej fyzike veľké medzery, vedci veria, že ovplyvňovanie previazaných častíc obchádza rýchlosť svetla, akýsi „rýchlostný limit“ nášho vesmíru. Teória hovorí, že ak sa zmenia vlastnosti jednej častice, kvantovo previazaná druhá častica túto zmenu reflektuje okamžite bez ohľadu na to, kde sa nachádza.

Autori novej štúdie veria, že tento objav je obrovským krokom vpred pre vývoj plne využiteľného kvantového počítača a kvantových sietí.

Kvantové počítače dnes síce existujú a dokážu vykonať nejakú prácu, no majú ďaleko od plne funkčných zariadení. Vedci zatiaľ nenašli spôsob, ako vytvoriť dostatočné množstvo kvantových bitov na to, aby dokázali vytvoriť úplný kvantový počítač, ako vysvetľuje portál Pure Storage. Vedúcou v kvantových technológiách je spoločnosť IBM, ktorej sa podarilo vytvoriť kvantový procesor s 127 kvantovými bitmi. Plne funkčný počítač ich potrebuje približne milión.

„Už vieme kontrolovať dva kvantové svetelné zdroje a prepojiť ich. Možno sa to nezdá ako veľký objav, no naša práca stojí na takmer dvoch dekádach náročného výskumu. Podarilo sa nám nájsť spôsob, ako túto technológiu škálovať, čo je mimoriadne dôležité pre vývoj kvantového hardvéru,“ vysvetľuje profesor Peter Lodahl, ktorý sa tomuto výskumu venoval už od roku 2001.

Cesta k funkčnému kvantovému počítaču

Tento dôležitý fenomén sa deje vo vnútri nanočipu, ktorý je len o niečo hrubší ako ľudský vlas. S pomocou nanočipu autori štúdie využívajú fotóny na prenos kvantovej informácie. Donedávna však dokázali výskumníci kontrolovať len jeden zdroj fotónov. Ide totiž o častice, ktoré sú mimoriadne citlivé na šum z vonkajších ruchov. Tentokrát sa im však podarilo vytvoriť dva identické kvantové svetelné zdroje.

„Previazanie v kvantovej fyzike znamená, že zmenou jedného zdroja okamžite ovplyvňujeme ten druhý. To nám umožňuje vytvoriť celú sieť previazaných zdrojov, ktoré medzi sebou interagujú. Zároveň môžete prostredníctvom nich vytvoriť operácie kvantových bitov. Tie fungujú rovnako ako bity v tradičných počítačoch, no sú mnohonásobne výkonnejšie,“ tvrdí vedúci štúdie, Alexey Tiranov.

Tradičné bity môžu mať buď hodnotu 0 alebo 1, no kvantový bit využíva efekt superpozície, teda môžu mať naraz hodnotu aj 0 aj 1. Vzniká tak výkon ktorý prekonáva všetky moderné technológie. Ako vysvetľujú autori štúdie, len 100 fotónov z jedného kvantového zdroja môže ukrývať viac informácií, než dokážu spracovať najvýkonnejšie superpočítače na svete.

Ak by vedci dokázali vytvoriť sieť z 20 až 30 kvantovo previazaných svetelných zdrojov, dokázali by vytvoriť mimoriadne výkonný kvantový počítač. O to sa momentálne snažia všetky gigantické IT spoločnosti, ktoré do výskumu vrážajú miliardy dolárov.

Táto štúdia je len základom. Autori priznávajú, že vybudovať zariadenie s 15-20 kvantovými zdrojmi je pre univerzitu príliš nákladný projekt. Veria, že sa ich výskumu chytia ďalší výskumníci, ktorí ho posunú do nových sfér.

Prihláste sa k odberu správ z Vosveteit.sk cez Google správy
Tagy
Zobraziť komentáre
Close
Close