Běžné počítače skladují data jako nuly a jedničky. Kvantové počítače operují s kvantovými bity – qubity, které zahrnují i všechny kvantové superpozice stavů 0 a 1. Kvantová superpozice je přitom velmi křehkou záležitostí, která obvykle nemá dlouhého trvaní. Až doteď to byla jedna ze zásadních překážek pro postavení magicky rychlých kvantových počítačů.
Významný průlom zaznamenal tým, který vedl Mike Thewalt z kanadské Univerzity Simona Frasera. Uskutečnili experiment se systémem, který zahrnoval destičku z izotopově čistého křemíku‑28 s příměsí atomů dalších prvků, včetně fosforu‑31. Dotyčný systém uchovával kvantovou informaci v podobě superpozice spinu jader iontů fosforu. Vědci nejprve připravili křemíkovou destičku a při teplotě cca 4 stupně nad absolutní nulou a umístili ji do magnetického pole. Dalšími magnetickými pulsy upravili spin jader iontů fosforu a vyvolali v nich stav kvantové superpozice. Ten pak při zmíněné teplotě vytrval u zhruba jedné třetiny iontů, což je typický limit při podobných měřeních, po dobu tří hodin. Pozoruhodným úspěchem bylo, když zhruba stejný počet iontů vydržel ve kvantové superpozici při pokojové teplotě 25 stupňů Celsia, po dobu 39 minut.
Necelá třičtvrtěhodinka na první pohled nepůsobí jako závratný úspěch, je to ale minimálně desetkrát déle, než kolik se kdy při pokojové teplotě podařilo. A hlavně, překlopení spinu jádra iontu fosforu, které je podstatou kvantových výpočtů v tomto experimentálním systému, zabere přibližně jednu stotisícinu sekundy. Teoreticky by bylo možné provést miliony takových výpočetních operací, než by podstatná část atomů použitého systému samovolně opustila stav kvantové superpozice.
Vše nasvědčuje tomu, že Thewalt a spol. vyvíjejí technologii, která poskytuje natolik životaschopné qubity, že budou velmi užitečné při konstrukci nové generace kvantových počítačů. Na druhou stranu, ještě není úplně hotovo a před rozjezdem velkorysých kvantových výpočtů bude ještě potřeba vyřešit celou řadu problémů. Například, Thewalt a spol. uvedli ve zmíněném experimentu 10 miliard iontů fosforu do shodného kvantového stavu. Pro kvantové výpočty ale bude nezbytné, aby qubity byly v různých kvantových stavech. To jim poskytne možnost během výpočtu navzájem komunikovat. Po vyřešení tohoto zádrhelu už prý budou pořádné kvantové počítače na dohled.
Literatura
University of Oxford 14. 11. 2013, Science 342: 830-833, Wikipedia (Qubit).
Diskuze:
