Navržené čtení Andreevova qubitu bez ancilly. Kredit: Marcus Egues and José Carlos Egues, with assistance from ChatGPT.

Qubity, které tvoří základ kvantových výpočetních systémů, jsou obdobou binárních bitů používaných v klasických procesorech. Jak jistě už každý ví, klasické bity mohou nabývat pouze hodnot 0 nebo 1, qubity mohou před měřením nabývat kontinua stavů, které jsou superpozicí základních stavů 0 a 1. Pro výpočetní možnosti počítačů je to pecka.

Superpozice má ale nepříjemný háček. Jakmile se qubit zpřístupní a změří, superpozice obvykle praskne jako mýdlová bublina a hodnota qubitu se ustálí na 0 nebo 1. Schrödingerova kočka se stane živou nebo mrtvou a nic víc. Zmizí právě ta vlastnost, která činí qubit tak užitečným. Kvantoví inženýři se to snaží řešit.

Jose Carlos Egues. Kredit: J. C. Egues.

Fyzik Jose Carlos Egues z brazilské Universidade de São Paulo a jeho kolegové nabízejí řešení, které spočívá ve čtení elektrického proudu vytvářeného qubitem, nikoli v přímém měření samotného qubitu. Je to zatím jen teoretická úvaha, ale v principu by tahle metoda umožnila získat informaci o qubitu, aniž bychom ho přímo měřili. Bylo by to podobné, jako když něco zahlédneme koutkem oka.

Výpočty ukazují, že by tato technika mohla vytěžit data z qubitů s přesností až 99,85 procenta. Dnes se často využívá přenos informace do ancilly čili služky (ancilla qubit), takže ji lze přečíst, aniž by bylo nutné zasahovat do kvantového stavu původního qubitu. Tenhle postup funguje, je ale dost komplikovaný.

Egues a spol. navrhují využít Andreevovy qubity. Jsou založené na Andreevových stavech, které vznikají na rozhraní supravodivých materiálů, a mohou kódovat hodnoty 0,1 i jejich superpozice.

Logo. Kredit: Universidade de São Paulo.

Podle výpočtů vytvářejí Andreevovy qubity nacházející se v superpozici oscilující elektrické proudy, tedy vlastně superproudy typické pro supravodivé materiály, a to bez potřeby jakéhokoli vnějšího napětí. Jejich zdrojem je samotné kvantové chování systému. Kvantový stav qubitu by pak bylo možné odhalit prostřednictvím magnetického pole, které tyto oscilace vytvářejí.

V navrhovanému systému se nachází kvantová tečka, tedy struktura nanometrových rozměrů, vytvořená v nanodrátu z arsenidu india (InAs), z obou stran spojeného se supravodivými materiály. Právě v tomto prostředí vznikají stavy typické pro Andreevův qubit.

Podle výpočtů Eguese a jeho kolegů Andreevův qubit vytváří oscilující superproud (supercurrent). Když qubit přechází mezi jednotlivými kvantovými stavy, mění se také jeho elektrický proud. Tyto změny lze sledovat prostřednictvím vlastností zmíněných oscilací. Podle badatelů by mělo být možné z časového průběhu změn elektrického proudu rekonstruovat původní kvantový stav měřeného qubitu. Teď přijdou na řadu experimenty, které ověří, jestli je něco takového vůbec možné.

Video: Jose Carlos Egues (USP, Brazil)

Literatura

Science Alert 14. 10. 2026.

Physical Review B 114: L080502.