Znie to ako sci-fi, ale je to realita. MIT vyvinulo systém, ktorý posúva kvantové počítače na novú úroveň
Nové zariadenie otvára cestu ku komerčným kvantovým počítačom.
Výskumníci z MIT vyriešili jeden z problémov, ktoré bránia vedcom vo vybudovaní plne funkčného kvantového počítača. Ide o zariadenie, ktoré má neporovnateľne väčší výkon oproti klasickým počítačom a môže nám pomôcť vyriešiť problémy, na ktoré nestačí ani ten najvýkonnejší počítač na svete.
Kvantový počítač sa rovnako ako klasické počítače skladá z oddelených, no prepojených komponentov, ktoré musia spolupracovať. V tomto smere je to podobné ako pamäť RAM alebo klasický procesor na matičnej doske. Kvantový počítač sa má skladať z viacerých kvantových procesorov, ktoré musia medzi sebou zdieľať kvantové informácie.
Stabilnejšie prepojenie bez chýb
Ako vysvetľujú výskumníci z MIT, momentálne existuje spôsob, ako prepojiť supervodivé kvantové procesory, no toto prepojenie je skôr “od boda k bodu”. Na prepojenie viacerých procesorov sa vyžaduje niekoľko transferov medzi jednotlivými sieťovými uzlami. Problém je, že každý ďalší transfer zvyšuje riziko chyby.
V rámci novej štúdie vedci našli spôsob, ktorý dokáže kvantové procesory prepojiť každý s každým. Znamená to, že všetky kvantové procesory v sieti dokážu priamo komunikovať medzi sebou. V rámci novej štúdie vytvorili sieť dvoch kvantových procesorov. Následne ich prepojili a toto prepojenie využili na to, aby poslali fotóny medzi sebou. Fotóny sú častice svetla, ktoré môžu prenášať kvantovú informáciu.
Zariadenie, ktoré v rámci siete vytvorili využíva supervodivý drôt. Tento drôt pomáha fotónom cestovať medzi procesormi. Výhodou je, že drôt môžu vedci presmerovať tak, ako potrebujú a môžu cez neho prepojiť akékoľvek množstvo modulov.
Neprehliadni
“V budúcnosti budú kvantové počítače potrebovať aj lokálne aj nelokálne prepojenia. Lokálne prepojenia sú prirodzené a vyskytujú sa v hlukoch supervodivých kvantových bitov. Naša architektúra dovoľuje vytvorenie viacerých nelokálnych prepojení. Dokážeme pomocou nej poslať fotóny v rôznych frekvenciách, rôznych časoch a v dvoch propagačných smeroch. To dodáva našej sieti väčšiu flexibilitu,” vyjadril sa Aziza Almanakly, vedúci novej štúdie.
Výskumníci ďalej vysvetľujú, že najväčšou výhodou ich novej architektúry je škálovateľnosť. Ak by teda výskumníci chceli, zariadenie môžu vybudovať aj väčšie a výkonnejšie. Autori štúdie hovoria, že generovanie kvantového previazania na diaľku je mimoriadne dôležitý krok pre postavenie väčšieho kvantového procesora z menších modulov.
Na ceste ku kvantovým počítačom
Kvantové previazanie je jav, kedy dve častice nadobúdajú zvláštne spojenie. Toto spojenie znamená, že keď sa zmení stav jednej častice, táto zmena sa okamžite odzrkadlí na druhej previazanej častici, bez ohľadu na ich vzdialenosť. Vďaka tomuto previazaniu môžu vedci vykonávať paralelné operácie medzi dvoma kvantovými bitmi, hoci tieto bity nie sú naďalej prepojené a môžu byť ďaleko od seba.
Kvantové previazanie v rámci svojho systému dosiahli výskumníci tak, že zastavili fotónové emisné pulzy v polovici. Vo svete kvantovej fyziky to znamená, že fotón je aj vyžiarený aj nie zároveň. Pre lepšie pochopenie si to môžeme predstaviť tak, že polovica fotónu ostala na mieste, zatiaľ čo druhá polovica sa vyžiarila. Hneď ako prijímač dostane “polovicu” fotónu, dva moduly sa stanú kvantovo previazanými. Na vytvorenie kvantového previazania na diaľku s dostatočnou jasnosťou a presnosťou museli výskumníci maximalizovať to, ako často je fotón absorbovaný na druhom konci systému.
Výskumníci dosiahli takú efektívnosť absorpcie fotónov, že im nerobilo problém jasne dokázať, že je systém kvantovo previazaný. To predstavuje míľnik v oblasti kvantových počítačov.
V budúcnosti autori experimentu a výskumu plánujú zvýšiť efektívnosť absorpcie. To chcú dosiahnuť optimalizovaním dráhy, po ktorej sa fotóny šíria. Dosiahnuť by to mohli napríklad integrovaním modulov v 3D priestore. Eventuálne by mohli urobiť protokoly rýchlejšie, aby znížili množstvo šancí na chyby pozdĺž dráhy šírenia fotónov. Hoci systém ešte nie je dokonalý, autori štúdie robia potrebné kroky k tomu, aby priniesli kvantové počítače do reality.
Komentáre