CENTRUM.CZ > Techzpravy.cz > dnes, 16:00

Zatím nemyslí jako my. Ale myslí rychleji, než si umíme představit

5 min

Sdílet

Věřte tomu nebo ne, ony kvantové počítače, které nám byly slibovány před desítkami let, jsou blíže než kdy dříve. A i když tento článek nečtete na svém osobním kvantovém počítači, nikdy to nebylo cílem. Tým vědců z Univerzity v Novém Jižním Walesu v Austrálii právě učinil klíčový průlom v oblasti kvantových počítačů, který odstartuje revoluci rovnocennou té, jíž naše počítače prošly v minulém století.

Zatím nemyslí jako my. Ale myslí rychleji, než si umíme představit

Zdroj: Floriana / iStock

Vědci z Univerzity Nového Jižního Walesu dosáhli zásadního průlomu v kvantových technologiích. Na křemíkovém čipu dokázali propojit kubity z jader fosforu na vzdálenost 20 nanometrů – tedy rozměr blízký klasickým tranzistorům. Tento objev otevírá cestu ke škálovatelným kvantovým počítačům, které by mohly přinést revoluci v kryptografii, medicíně i logistice.

V současné době existuje několik kvantových počítačů, které v dokonalé izolaci od okolního prostředí a při teplotách pod bodem mrazu dokážou v mžiku oka provést operace, které by klasické počítače ohromily. To je velký pokrok, ale stejně jako počítač zvyšuje výpočetní výkon tím více, čím více má bitů, kvantové počítače obsahují kubity a nyní je počet kubitů relativně nízký a velmi obtížně se škáluje. Pokud by se podařilo najít strategii, jak počet kubitů zvýšit, aniž by se snížil výkon počítače, udělalo by toto odvětví obrovský skok kupředu, a právě to se podle všeho (alespoň částečně) podařilo výzkumníkům z Univerzity Nového Jižního Walesu.

Není to magie, je to kvantová záležitost

Než budeme pokračovat dále, je třeba objasnit, že kvantová magie není druh magie uznávaný vědou. Je pravda, že velmi malé objekty (jako jsou částice tvořící atomy) se chovají zvláštním způsobem, ale řídí se známými pravidly a my můžeme předvídat, co budou dělat. Jednou z těchto zvláštních vlastností je superpozice. Některé vlastnosti subatomárních částic existují v superpozici více stavů, dokud s nimi neinteragujeme (například měřením), kdy se zhroutí do jednoho konkrétního stavu. Například spin částice je vlastnost podobná rychlosti nebo hmotnosti, a přestože nás nyní nezajímá, jaký je spin, zajímá nás, že může být +1 nebo -1. V tomto případě se jedná o vlastnost, která se může lišit.

Mohlo by vás zajímat: Červ, který umí vypnout bolest. A dělá to líp než vaše prášky

No a před měřením nemusí být spin částice určen a může být místo +1 nebo -1 superpozicí obou. Možná je 50% šance, že bude +1, a 50% šance, že bude -1, možná 25% a 75% nebo jakákoli jiná kombinace, která dává dohromady 100%. A to je klíčové, protože klasické počítače mají méně možností, každý z jejich bitů může buď proud propustit (v tom případě představuje 1), nebo nepropustit (je 0). To je to, co máme na mysli, když počítače „myslí“ jedničkami a nulami, a i když to není přesné přirovnání, představte si, jak těžkopádné by bylo komunikovat v jazyce, který má pouze dvě písmena (1 a 0). Pokud vám to připadá těžké si to představit, vzpomeňte si, jak dlouho trvá sdělit jedno slovo v morseovce. A právě v tom spočívá výhoda kvantových počítačů, které se kromě 1 a -1 mohou nacházet v kvantových počítačů, které se kromě stavů 1 a -1 mohou nacházet v superpozici obou těchto stavů. Už „nemyslí“ dvěma písmeny, ale mnohem, mnohem více, což urychluje jejich výpočetní výkon. Nebo je to alespoň přijatelné zjednodušení.

Izolované, ale propojené

Otázkou tedy je, jak sestavit každý z těchto kubitů: jak dát dohromady dostatečný počet subatomárních částic, jejichž spin zůstává v superpozici, aby každá z nich byla kubitem našeho kvantového počítače? Protože, ačkoli jsme to ještě neřekli, tyto zvláštní vlastnosti kvantových objektů platí pouze tehdy, když jsou izolované. Stejně jako interakce s částicí za účelem jejího měření způsobila, že přestala být superpozicí, může jakákoli porucha způsobená srážkou s jinou částicí nebo jednoduše teplotou místnosti způsobit, že se kubit rozpadne. Proto musí mít kvantové počítače téměř teplotu absolutní nuly (-273,15 °C). Jinými slovy, aby kvantový počítač dobře fungoval, musí mít mnoho kubitů, které jsou velmi dobře izolovány, ale zároveň jsou nějakým způsobem vzájemně propojeny, aby mohly zpracovávat informace. Jinak budeme mít jen hromadu nesouvislých částic.

Až dosud bylo nejlepším řešením, aby dvě velmi blízká atomová jádra sdílela jeden elektron. Nicméně… tato strategie nebyla příliš stabilní, pokud jsme chtěli propojit více než dvě krychle. Potřebovali jsme jiný způsob řešení problému, škálovatelnější, který by otevřel dveře kvantovým počítačům s mnohem větším počtem kubitů, a právě toho, jak se zdá, dosáhli na Univerzitě v Novém Jižním Walesu. Výzkumníci využili spin z jader dvou atomů fosforu, které integrovali do křemíkového čipu.

V tomto případě má každé jádro namísto společného sdílení elektronu svůj vlastní, ale výzkumníkům se je podařilo „zvětšit“, což umožňuje jádrům pohybovat se od sebe a elektronům udržovat je v kontaktu. Dosažená vzdálenost je 20 nanometrů (jedna tisícina šířky lidského vlasu) – což je vzhledem k nepatrné velikosti jader obrovská vzdálenost. Kdyby každé jádro fosforu bylo velké jako člověk, bylo by těchto 20 nanometrů téměř stejně daleko jako vzdálenost mezi Alicante a Sydney.

Nejsou to granule, jsou to…

Vtip je v tom, že elektrony nejsou pevné pelety, ale spíše něco jako oblak, ve kterém bychom je mohli najít. Mraky, které mohou být za určitých podmínek mnohem větší. To je to, co tito vědci udělali: zvětšili oblast, ve které je rozumné najít elektron, protože, nezapomeňte, vlastnosti těchto velmi malých částic nejsou určeny, dokud s nimi neinteragujeme, a stejně jako mohou mít spin +1 nebo -1, mohou být na různých místech. Je velmi nepravděpodobné, že by se elektron v těchto atomech fosforu nacházel na Měsíci, ale je docela pravděpodobné, že se nachází několik nanometrů kolem jádra. V tomto případě do 20 nanometrů.

‘Like talking on the telephone’: quantum computing engineers get atoms chatting long distance
byu/Zee2A inSTEW_ScTecEngWorld

Vědcům se tak podařilo vytvořit kvantový čip, jehož kubity pracují v podobných vzdálenostech jako bity v klasických počítačích a který je navíc na křemíkové destičce, stejně jako čipy používané v našich domácích elektronických zařízeních. Tyto vlastnosti zmenšují rozdíl mezi kvantovým a klasickým hardwarem a mohly by usnadnit průmyslové využití této technologie. Jde o důležitý krok na cestě ke kvantové počítačové revoluci, která sice nebude pohánět naše sociální sítě, ale bude mít na nás mnohem hlubší dopad.

>> POKRAČOVAT VE ČTENÍ ZDE <<

Zdroje článku: unsw.edu.au, science.org, www.techzpravy.cz

Reklama

DALŠÍ ČLÁNKY z Techzpravy.cz

Vybrali jsme pro vás MAGAZÍNY A ZAJÍMAVOSTI

Spojené státy a spojenci budu bránit každý centimetr území NATO, řekl vyslanec na Radě bezpečnosti OSN

HN.cz|

dnes, 18:40

Spojené státy a spojenci budu bránit každý centimetr území NATO, řekl vyslanec na Radě bezpečnosti OSN

Spojené státy a jejich spojenci budou bránit každý centimetr území NATO, řekl v pondělí americký...

Hamás píše Trumpovi: Zastavte na dva měsíce boje a propustíme půlku rukojmích

Zprávy - Aktuálně.cz|

dnes, 18:38

Hamás píše Trumpovi: Zastavte na dva měsíce boje a propustíme půlku rukojmích

Dopis je momentálně v rukou katarských zprostředkovatelů a Trumpovi bude předán v průběhu tohoto týdne.

Pórková polévka, která zasytí i zahřeje: jednoduchý recept bez cavyků

Vaření.cz|

dnes, 18:30

Pórková polévka, která zasytí i zahřeje: jednoduchý recept bez cavyků

Máte-li rádi krémové polévky, pochutnáte si. Tato je pórková a dá se připravit se smetanou i bez. Díky...

Muž jel jenom nakoupit, při dechové zkoušce nadýchal téměř tři promile

Brněnská Drbna|

dnes, 18:30

1 min

Muž jel jenom nakoupit, při dechové zkoušce nadýchal téměř tři promile

Policisté ve Slavkově u Brna minulý týden zastavili řidiče, který je zaujal svou pomalou jízdou. Při...

Stephen Hawking mluvil před svou smrtí o čtyřech způsobech, jak může svět dojít ke svému konci

NESPECHEJ.cz|

dnes, 18:30

3 min

Stephen Hawking mluvil před svou smrtí o čtyřech způsobech, jak může svět dojít ke svému konci

Od umělé inteligence až po nukleární válku. Zdá se, že apokalyptické hrozby, kterým lidstvo čelí, neberou...

Reklama

Známá letecká společnost varuje: Cestující s černými kufry čeká na letišti velká nepříjemnost

Fajnstyl.cz|

dnes, 18:25

3 min

Známá letecká společnost varuje: Cestující s černými kufry čeká na letišti velká nepříjemnost

Při leteckém cestování do zahraničí je zapotřebí kontrolovat několik podstatných věcí. Kromě toho, jaké má...

Při srážce dvou Boeingů na Tenerife zemřelo 583 lidí

MotoGuru|

dnes, 18:23

3 min

Při srážce dvou Boeingů na Tenerife zemřelo 583 lidí

Byla to obyčejná neděle 27. března 1977. Na Tenerife, jednom z Kanárských ostrovů, panovala mlha tak hustá,...

Z charismatického O’Neilla zbyl jen jeho ostrovtip. Richard Dean Anderson zestárl, je z něj vlasatý děda

ReadZone|

dnes, 18:14

3 min

Z charismatického O’Neilla zbyl jen jeho ostrovtip. Richard Dean Anderson zestárl, je z něj vlasatý děda

Z kdysi charismatického MacGyvera a O’Neilla je dnes sešlý důchodce. Richard Dean Anderson (75) sám říká,...

Kompletní seznam dopravních přestupků, za které vám nově policie odebere řidičský průkaz

Byznisdenik.cz|

dnes, 18:14

2 min

Kompletní seznam dopravních přestupků, za které vám nově policie odebere řidičský průkaz

Řidičák není navždy. Nový bodový systém, který začal platit, přinesl zásadní změny: některé prohřešky jsou...

"To je doslova nářez." Pogačar dostal naloženo a popisoval: Je těžké to skousnout

Sport - Aktuálně.cz|

dnes, 18:10

"To je doslova nářez." Pogačar dostal naloženo a popisoval: Je těžké to skousnout

Časovka na úvod MS cyklistů ve Rwandě měla být velkým soubojem dvou favoritů. Skončila nečekaně drtivou...

Reklama

Doporučujeme

Právě u nás vyšlo

Trapas tanku za 780 milionů v Ostravě. Tak se předváděl, až zdevastoval plot letiště

Zatím nemyslí jako my. Ale myslí rychleji, než si umíme představit

Trapas tanku za 780 milionů v Ostravě. Tak se předváděl, až zdevastoval plot letiště

Soukup k soudu s Dopitou nepřišel. „Řeší se nesmysly z našich daní,“ zuří Hanychová

Česko má novou psovitou šelmu. Predátory z Balkánu zachytila fotopast na jihu Moravy

Nedvěd dostal podmínku na rok a dva měsíce. Soudkyně přijala dohodu o trestu

Po otravě ciderem zemřelo 50 lidí. Výrobce použil líh ukradený z policejního skladu