Kvantoví inženýři. Kredit: Veasey Conway/Harvard Staff Photographer.

Kvantoví inženýři rádi vyprávějí příběh o tom, jak stroj se 300 qubity může zároveň pojmout více informace, než kolik je odhadované množství částic ve vesmíru. Mikhail Lukin z Harvard University a jeho spolupracovníci nedávno postavili stroj s více než 3 tisíci qubity, tedy více než 10krát kvantovější.

Neméně zajímavé ale je, že stroj Lukinova týmu může pracovat nepřetržitě čili v reálu déle než dvě hodiny. Badatelé tím prorazili celou řadu technických obtíží a učinili významný krok směrem ke kvantovým superpočítačům, které by měly přinést revoluci v mnoha oborech vědy, ale také třeba v medicíně nebo financích.

Mikhail Lukin vpravo. Kredit: Rose Lincoln/Harvard Staff Photographer.

Jak sebevědomě prohlašuje Lukin, s kolegy sice rozchodili a po nějakou dobu udrželi v provozu kvantový systém se 3 tisíci qubity, ale je prý jasné, že podobným postupem bude možné pracovat i s mnohem větším množstvím qubitů. Zcela nedávno jsme na OSLU psali o kvantovém systému se 6 100 qubity, ten ale na Caltechu udrželi v chodu méně než 13 sekund.

U konvenčních počítačů to funguje tak, že zdvojnásobení počtu bitů znamená zdvojnásobení výpočetního výkonu. U kvantových počítačů je to podstatně více vzrušující. Přidávání qubitů zvyšuje výpočetní sílu systému exponenciálně, kvůli kvantovému provázání, entanglementu.

Logo. Kredit: Harvard University.

Nový systém je založený na neutrálních atomech, které se v současnosti jeví jako jedna z nejslibnějších platforem pro kvantové počítače. Problémem je ztráta atomů, při které mizí qubity i s uloženou informací. Doposud to vědce nutilo po každém experimentu zastavit, doplnit atomy, restartovat systém a začít znovu.

Lukin a spol. vyvinuli technologii, která průběžně a velmi rychle doplňuje potřebné atomy pomocí „dopravníkových pásů optické mřížky“ a optických pinzet, což jsou systémy tvořené velmi přesně koncentrovanými lasery. Jejich systém dokáže doplnit až 300 tisíc atomů za sekundu. Za více než dvě hodiny testovacího provozu to bylo přes 50 milionů nahrazených atomů. Teoreticky by tento systém mohl fungovat do nekonečna. Kvantové systémy se pěkně rozjíždějí.

Video: Mikhail Lukin: “Exploring Quantum Computing Frontier with Programmable Atom Systems”

Literatura

Physorg 28. 9. 2025.

Nature online 15. 9. 2025.