Fyzici vytvorili prvý plne mechanický a funkčný qubit
Výskumníci vytvorili prvý mechanický qubit, ktorý v testoch pracoval nad očakávania.
Kvantové počítače sú stále otázkou budúcnosti a nesú so sebou prísľub technológie, ktorá bude mať oproti klasickým počítačom neporovnateľne viac výkonu. Základom kvantového počítača je takzvaný kvantový bit a výskumníci z ETH Zürich po prvýkrát v histórii vyrobili funkčný mechanický kvantový bit.
Tradičné bity operujú v dvoch fázach, nule a jednotke. Kvantový bit, skrátene qubit, využíva kvantový fenomén superpozície, čo znamená, že hoci dokáže byť v konkrétnom stave nuly alebo jednotky, okrem toho dokáže zaujať špeciálny stav, v ktorom je v oboch fázach súčasne, informuje portál Phys.
Mechanický kvantový bit
Výskumníci vo svojej novej štúdii opísali princípy svojho mechanického qubitu a zároveň sa pochválili s tým, ako dobre ich zariadenie počas testovania fungovalo. Vysvetľujú, že nové kvantové počítače dokážu vyriešiť celý rad komplexných problémov, ktoré klasické počítače nedokážu. Množstvo štúdii urobilo progres ku komerčným kvantovým počítačom, no aj napriek týmto pokrokom stále nemáme na trhu plne funkčný kvantový počítač.
Najväčší problém, ktorý bráni pokroku tejto technológie, je virtuálny qubit, ktorý vzniká pomocou elektromagnetizmu. Táto technológia stále produkuje problémy, ktoré musia výskumníci vyriešiť. Namiesto virtuálnych qubitov ale vedci z ETH Zürich obišli tento problém tým, že vytvorili mechanické qubity.
Mechanický qubit je zariadenie, ktorá sa podobá na blanu bubna. Mechanický qubit dokáže udržať informáciu v pokojovom stave, vo vibrujúcom stave alebo v oboch naraz.
Neprehliadni
“Najväčší problém virtuálnych qubitov je ich mimoriadne krátka životnosť. Virtuálny qubit vznikne a zanikne prakticky v okamihu. V rámci nášho výskumu sme objavili technológiu, ktorá vydrží oveľa dlhšie. Ide o piezoelektrický disk, ktorý je fixovaný na zafírovej základni. Toto zariadenie používame ako mechanický rezonátor. Qubit vyrobený zo supravodivého materiálu sme pripevnili na vlastnú zafírovú základňu, pričom sme na jeho výrobu použili špeciálnu metódu,” hovoria výskumníci.
Výsledkom ich práce je qubit, ktorého vlastnosti sa môžu líšiť na základe použitého supravodiča. Vlastnosti však boli v priemere lepšie ako vlastnosti hybridných alebo virtuálnych qubitov, ktoré sa používajú v iných systémoch. Autori štúdie priniesli impozantné výsledky, no ich práca ani zďaleka nekončí.
V štúdii pokračujú aj naďalej a pokúsia sa použiť odlišné materiály, aby získali lepšiu koherentnosť. Zároveň plánujú otestovať ich mechanické qubity s kvantovými bránami. Tieto testy ukážu, ako dobre sa mechanickým qubitom bude dariť pracovať v počítači.
Blížime sa ku kvantovým počítačom
Ako sme už spomenuli na začiatku, zatiaľ nemáme na svete plne funkčný kvantový počítač. Výskumníci z Neils Bohr Institute našli spôsob, ako vytvoriť kvantovú pamäť, ktorá nám otvorí dvere ku kvantovej technológii budúcej generácie. Aj v tomto prípade ide o zariadenie, ktoré pripomína bubon a dokáže svetelné informácie uložiť vo forme zvuku.
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.
Už predchádzajúce experimenty ukázali, že membrána dokáže ostať v inak krehkom kvantovom stave. Na základe týchto experimentov veria, že bubon by mohol prijímať a odosielať kvantové dáta bez toho, aby stratil svoj kvantový stav. Ide o technológiu, ktorá môže posunúť sféru kvantových zariadení vpred, keď budú kvantové počítače pripravené na to, aby vstúpili na trh.
Kvantová pamäť a funkčné qubity môžu položiť dôležitý základ pre vývoj ďalšej kvantovej technológie. O novej pamäti, ktorú výskumníci vytvorili, sa môžeš viac dočítať v tomto článku.
