Mnozí věří, že kvantové počítače vyřeší řadu záludných problémů, které jsou v dnešní době mimo dosah klasických počítačů. Odborníci už v tom směru udělali slušný pokrok, ale stále zbývá překonat nejedno úskalí. Jedním z obzvláště bolavých je problém virtuálních qubitů. Mají elektromagnetickou povahu a generují chyby, které musejí být opravovány.
Klasická elektronika pracuje s nulami a jedničkami. Oproti tomu qubity uchovávají data ve stavu superpozice nuly a jedničky. Tým fyziků ETH Zürich nabízí jako možné řešení křehkosti virtuálních qubitů první funkční mechanický qubit. Yang Yu a jeho kolegové vymysleli design mechanického qubitu, postavili ho a také důkladně otestovali.
Mechanický qubit z ETH Zürich je jako nepatrný buben s vibrující membránou. Informaci uchovává v podobě klidné membrány, vibrující membrány anebo v superpozici mezi těmito stavy.
Skutečným problémem virtuálních qubitů je jejich jepičí životnost. Zjeví se v existenci a v mžiku zase zmizí. Badatelé se proto uchýlili k něčemu podstatně trvalejšímu. Je to piezoelektrický disk připojený k safírovému podkladu, z něhož Yu a spol. udělali mechanický rezonátor. K němu připojili qubit ze supravodivého materiálu, který je připevněný k vlastnímu safírovému podkladu. Museli k tomuto účelu vyvinout nový výrobní postup, ale všechno nakonec klaplo.
Výsledkem jejich úsilí je qubit s koherenčními časy odvozenými z typu použitého supravodivého materiálu. Tyto časy jsou přitom v průměru lepší, tedy delší, než u hybridních nebo virtuálních qubitů, používaných v jiných systémech. Yu s kolegy v tom hodlají pokračovat. Chtějí především vylepšovat koherenční časy mechanického qubitu s využitím různých materiálů. Rovněž chtějí testovat mechanický qubit v konfiguraci pro kvantový počítač.
Video: What is a Qubit? - A Beginner's Guide to Quantum Computing
Literatura
Fyzici stlačili záření a ochladili tím mikroskopický buben pod kvantový limit
Autor: Stanislav Mihulka (26.01.2017)
Fyzici poprvé změřili dobu koherence grafenových qubitů
Autor: Stanislav Mihulka (03.01.2019)
„Dělené“ fonony jsou pokrokem k mechanickým kvantovým výpočtům
Autor: Stanislav Mihulka (09.06.2023)
Kvantoví inženýři uspěli s teleportací logického qubitu odolnou vůči chybám
Autor: Stanislav Mihulka (03.10.2024)
Diskuze:
Jenže nemají vyřešeny aritmetické operace
Jaroslav Fojtík,2024-11-17 11:02:22
Ten vibrující bubínek je jediný qubit, ale jeho stav nelze nikam zkopírovat ani s ním udělat nějakou aritmetickou operaci.
Vypadá to zajímavě, ale prozatím to použitelné vůbec na nic není.
Re: Jenže nemají vyřešeny aritmetické operace
F M,2024-11-17 12:34:16
PDF a HTML volně dostupné: https://arxiv.org/html/2406.07360v1
Jen jsem nahlédl. Jde o fonony ne klasické vibrace.
"Zde demonstrujeme realizaci jednofononového nelineárního režimu v pevném mechanickém systému. Jednofononová anharmonicita v našem systému překračuje míru dekoherence faktorem 6,8, což nám umožňuje použít dvě nejnižší energetické úrovně rezonátoru jako mechanický qubit, pro který ukazujeme inicializaci, odečet a kompletní sadu ovládání/řízení jedno-qubitové brány(complete set of direct single qubit gates)." Jestli se nepletu, klasicky (dokonale) nelze kopírovat žádný qbit, a myslím, že kdyby šlo tak by nefungovala kvantová kryptografie.
Píší o využití, nejen toto:"Náš mechanický qubit má také aplikace v kvantové metrologii, kde je díky své značné hmotnosti zvláště vhodný pro snímání síly a testy základní fyziky [6,7,35] . Provoz mechanického systému v režimu qubit také umožňuje použití protokolů kvantového snímání vyvinutých pro dvouúrovňové systémy, jako jsou atomové a spinové systémy [36,37] . Nastavitelná silná mechanická anharmonicita navíc rozšiřuje provozní možnosti nejen v cQAD (fononové systémy), ale může být také využita v optomechanických systémech [38] , což potenciálně umožňuje, aby naše zařízení fungovalo jako masivní umělý atom s rozhraním pro mikrovlnné i optické světlo."
Tohle nevím vůbec jistě, berte to spíš jako dotaz. Ty aritmetické operace se provádí "nad" těmi qbity, takže by nemělo být nemožné, po dopracování zbytku komponent využít i tyto, ale je to ještě víc v plenkách než "klasická" kvantová IT.
Re: Re: Jenže nemají vyřešeny aritmetické operace
D@1imi1 Hrušk@,2024-11-17 13:27:56
A je to tedy qubit (kvantový bit) a nebo mechanický "pseudoqubit", který má s qubity jen nějaké příbuzné aplikace, ale na kvantové fyzice založený není?
Re: Re: Re: Jenže nemají vyřešeny aritmetické operace
F M,2024-11-18 01:49:36
Qbit jiného druhu s trochu jinými vlastnostmi, mechanický, který by měl mít své silné stránky, ale je to asi opravdu úplně na začátku, možná se ta terminologie časem oddělí. Berou ty fonony (kvazičástice) jako částice včetně Hamiltoniánu (svého typu). Ale nesnázím se tvrdit, že tomuto rozumím, jen jsem vyzobl to minimum co jsem při scrolovaní pochytil.
Re: Re: Jenže nemají vyřešeny aritmetické operace
Igor Druhý,2024-11-18 18:21:00
Že nejde o "klasické vibrácie" ale fonony je značne zmätočné, lebo fonon je kvázičastica vibrácií.
Re: Re: Re: Jenže nemají vyřešeny aritmetické operace
F M,2024-11-19 13:06:01
Ano je, je to napsáno záměrně nejednoznačně obecně a tak, že je ta nepřesnost zřejmá (snad) a kdo ví co je fonon tak mu smysl dojde (snad). Přiznávám, že tomu příliš nerozumím a i to málo je obtížné, pro v tématu omezený slovník, reprodukovat. Ta konkrétní věta je tam především jako doplněk článku mířený o půl stupínku pochopení výš, protože zde ve článku není o fononech ani zmínka (předpokládám, aby se tomuto autor/původní vyhnul). A samozřejmě délka příspěvku + čas :-(
Pokud by se používala přirovnání, tak to on by se měl ke "klasickému zvuku"/vibracím spíše jako "statický" éter ke světlu (viz článek o filosofii níže, nebo problém s éterem před Einsteinem) z věcnějšího pohledu (pokud to dobře chápu nejsou jen pseudočástice ale i prostředí přenosu), nebo z jiného pohledu jako foton (oboje jsou kvanta). Opět s velkou dávkou kreace a volnosti laika bych napsal že fonon je vibrace jejíž projevy vnímáme jako vibrace.
Pro zajímavost jsou to bosony.
Případně poprosím o opravu/doplnění/pohled z jiné strany (je jich hodně).
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
