Vedci z Oxfordu dosiahli významný míľnik v kvantových počítačoch. Po prvýkrát „teleportovali“ kvantové logické brány
Vedci posunuli výskum kvantového previazania a "teleportácie" kvantových informácií na novú úroveň.
Teleportácia sa oficiálne stala realitou, len trochu inak, než si ju pamätáš zo Star Treku, informuje BGR. Vedci z Oxfordskej univerzity totiž nepresunuli človeka ani predmet, ale časť výpočtu z jedného kvantového počítača do druhého. Znie to nudne? Lenže práve to môže byť začiatok éry, keď sa kvantové počítače spoja do jednej obrovskej siete, akéhosi kvantového internetu, ktorý zmení celé výpočtové hranice.
V novej štúdii publikovanej v Nature sa oxfordskému tímu podarilo niečo, čo ešte nikto pred nimi nedokázal. Dokázali teleportovať kvantový algoritmus medzi dvoma procesormi vzdialenými dva metre. Nie káblom, nie Wi-Fi, ale čistou fyzikou, cez jav, ktorý Einstein kedysi nazval „strašidelným pôsobením na diaľku“. Dnes sa tento fenomén označuje ako kvantové previazanie.
Čo vlastne „teleportovali“
Predchádzajúce experimenty zvládli preniesť len kvantový stav jedného qubitu, teda informáciu uloženú v jedinej častici svetla alebo atómu. To bol síce dôkaz, že teleportácia funguje, ale stále len v mikroskopickom meradle.
Tentokrát však výskumníci zašli ďalej. Prvýkrát v histórii sa im podarilo teleportovať logické kvantové brány, konkrétne operácie typu CZ (Controlled-Z) alebo iSWAP.
Operácie CZ (Controlled-Z) a iSWAP sú základné kvantové „príkazy“, ktoré umožňujú qubitom spolupracovať. CZ zmení stav jedného qubitu len vtedy, keď je druhý v konkrétnom stave, a iSWAP vymení stavy dvoch qubitov.
Neprehliadni
A tu prichádza tá revolúcia. Logické brány sú stavebné kamene algoritmov. Sú to základné „inštrukcie“, z ktorých sa skladá každý výpočet. Ich teleportácia teda znamená, že dva od seba vzdialené kvantové počítače môžu vykonávať spoločné výpočty v reálnom čase. Nie len si vymieňať dáta, ale spolu počítať, ako jeden jediný mozog rozdelený na dve polovice.
Ako to celé funguje
Všetko stojí na fenoméne kvantového previazania. Predstav si dva fotóny, ktoré vzniknú ako „dvojičky“. Čokoľvek sa stane jednému, sa okamžite prejaví na druhom, bez ohľadu na vzdialenosť. Nie je v tom žiadne kúzlo, len čistá kvantová mechanika.
Vedci využili toto previazané svetlo na prepojenie dvoch modulárnych kvantových procesorov. Keď jeden vykonal operáciu, druhý ju v tom istom momente „videl“. Takto vznikla bezdrôtová kvantová brána, teda skutočná teleportácia výpočtu. Najťažšia úloha pri stavbe kvantových počítačov nie je samotný výpočet, ale udržať stabilitu. Qubity, tie drobné jednotky informácie sú extrémne citlivé. Stačí mikroskopické narušenie a celý výpočet sa rozpadne.
Tím z Oxfordu preto zvolil modulárnu architektúru. Namiesto jedného obrovského čipu s tisíckami qubitov spájajú menšie, stabilné moduly, ktoré si medzi sebou posielajú dáta pomocou svetla. Teleportácia logických brán je tak kľúčom, ako tieto moduly spojiť do jednej siete, bez fyzického kontaktu, len cez kvantové spojenie.
Vďaka tomu môžu vedci škálovať výkon bez toho, aby ohrozili stabilitu systému. Každý modul zostane spoľahlivý, no všetky spolupracujú ako jeden superpočítač.
Kvantový cloud
Toto je prvý krok ku kvantovému cloudu. Tak ako dnes používame cloud na ukladanie súborov, o pár rokov môže existovať kvantový internet, kde budú kvantové procesory spolupracovať naprieč kontinentmi.
Takýto systém dokáže riešiť úlohy, na ktoré by dnešné superpočítače nestačili ani za tisíc rokov. Od simulácie chemických reakcií až po modelovanie čiernych dier, veci, ktoré dnes fyzici doslova nevedia spočítať.
