Všetko, čo si si myslel o kvantových počítačoch, je zrazu minulosťou. Vedci vyvinuli čip tenší než vlas!
Vedci z vyvinuli mikroskopický čip, ktorý dokáže nahradiť celé kvantové optické laboratórium. Funguje pri izbovej teplote a môže zásadne zmeniť vývoj kvantových technológií.
Zabudni na zložité sústavy zrkadiel, šošoviek a kilometre optických vlákien, vedci z Harvardu ukázali, že kvantové výpočty sa dajú zrealizovať aj na čipe tenšom ako ľudský vlas. A to nie je sci-fi, ale čerstvý výsledok špičkového výskumu, ktorý by mohol zásadne zmeniť smerovanie kvantových technológií. Upozornil na to portál Science Daily.
Miniatúrna revolúcia
Tím vedený profesorom Federicom Capassom z Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences vyvinul takzvaný metapovrch, teda špeciálnu vrstvu s nanometrovými štruktúrami, ktorá dokáže manipulovať so svetlom extrémne presne. Tento „plochý čip“ má potenciál nahradiť celé optické zostavy, ktoré sa dnes používajú na generovanie a kontrolu kvantového svetla, najmä pre prepojenie a manipuláciu s fotónmi, ktoré slúžia ako nosiče kvantových informácií.
Kvantová fyzika na mikročipe
Pre predstavu, súčasné kvantové optické systémy sú zložité ako skladačka z desiatok súčiastok, vlnovody, rozbočovače, zrkadlá, filtre. Všetko musí byť perfektne zladené, čo robí škálovanie kvantových počítačov a sietí nesmierne náročným. Teraz sa vedcom podarilo celý tento komplikovaný systém zredukovať na jediný komponent, metapovrch, ktorý na ploche menšej než milimeter vie spraviť rovnakú „prácu“ ako celé optické laboratórium.
A najlepšie na tom je, že dokáže funguvať pri izbovej teplote. Žiadne kvapalné hélium. Žiadne extrémne chladiace systémy.
Could metasurfaces be the next quantum information processors? Researchers blend theoretical insight, experiments to entangle photons on an ultra-thin chiphttps://t.co/VLx0UuFtyZ pic.twitter.com/1Cyg0Y5ypW
— Harvard SEAS (@hseas) July 24, 2025
Neprehliadni
Pomoc matematickej teórie grafov
Ak si niekedy počul o teórii grafov, pravdepodobne v súvislosti s počítačovou vedou alebo sociálnymi sieťami. Ale vedci z Harvardu ju použili úplne inak, na navrhnutie metapovrchov pre kvantovú optiku. Vďaka grafom si vedeli predstaviť, ako budú fotóny vzájomne interferovať, teda ako sa budú „správať“, keď budú navzájom prepojené v kvantových stavoch.
Táto vizualizácia im umožnila vytvárať veľmi zložité kvantové operácie na jednoduchom a stabilnom čipe bez toho, aby museli fyzicky stavať komplikované siete optických prvkov. Inými slovami, matematika sa stretla s nanotechnológiou, a výsledok je úžasný.
Praktické výhody a budúcnosť
Okrem zrejmých technologických výhod, menšia veľkosť, vyššia stabilita, jednoduchšia výroba a nižšia cena, má táto technológia obrovský potenciál pre široké spektrum využitia. Od kvantových počítačov, cez bezpečné kvantové siete až po presné senzory či takzvané „laboratóriá na čipe“.
Navyše, celá koncepcia je robustná, fotónové operácie vykonávané cez metapovrchy sú menej náchylné na chyby spôsobené vibráciami alebo malými odchýlkami. To znamená, že kvantové zariadenia založené na tejto technológii by mohli byť nielen výkonnejšie, ale aj praktickejšie v reálnych podmienkach.
Harvardský objav je dôkazom toho, že pokrok v kvantovej technológii nemusí vždy znamenať väčšie a zložitejšie stroje. Práve naopak, vďaka inovatívnemu prístupu, kombinácii matematiky, nanotechnológie a kvantovej fyziky, môžeme čakať menšie, efektívnejšie a dostupnejšie kvantové zariadenia. Takže možno o pár rokov budeme nosiť kvantový procesor vo vrecku, a to doslova.
