Kvantový skok: Procesor so 6100 qubitmi prekonáva rekordy v kvantových výpočtoch

Nová éra kvantových počítačov prichádza s masívnym pokrokom: vedci vytvorili pole so 6100 qubitmi, čo je výrazný nárast oproti doterajším systémom. Táto technológia otvára dvere k riešeniu problémov, ktoré sú pre klasické počítače nedosiahnuteľné.

Tím vedcov z Kalifornského technologického inštitútu (Caltech) prekonal doterajšie hranice kvantových výpočtov konštrukciou poľa, ktoré obsahuje 6100 qubitov. Ide o najväčší systém svojho druhu, ktorý výrazne prevyšuje doterajšie konfigurácie s približne tisíckou qubitov.

Vedci použili atómy cézia ako qubity, pričom ich stabilizovali pomocou komplexného systému laserov, ktoré fungovali ako pinzety. Tieto laserové 'pinzety' udržiavali atómy v stabilnej polohe, čím umožnili ich efektívne využitie.

Qubity sa líšia od klasických bitov používaných v tradičných počítačoch tým, že využívajú princíp superpozície. Namiesto reprezentácie iba binárnych stavov 1 alebo 0, qubity pracujú so škálou pravdepodobností. To umožňuje vytvárať algoritmy schopné riešiť problémy, ktoré sú pre konvenčné počítačové metódy neriešiteľné. Podľa používateľa Redditu, diggumsbiggums: "Použitie laserov na udržanie poľa atómov cézia je jedna z najúžasnejších viet, aké som kedy čítal."

Komentár redakcie: Tento prelom v kvantových výpočtoch otvára dvere k novým možnostiam v oblasti vedy, techniky a medicíny. Potenciál kvantových počítačov je obrovský a môže priniesť revolúciu v mnohých odvetviach. Budúci vývoj v tejto oblasti bude kľúčový pre riešenie zložitých problémov, ktoré sú pre súčasné počítače nedosiahnuteľné.

Na praktické využitie kvantových algoritmov je potrebný veľký počet qubitov. Jedným z dôvodov pre rozsiahle polia je korekcia chýb, ktorá pomáha prekonať inherentnú nestabilitu qubitov prostredníctvom redundancie pre kontrolu činnosti stroja. Manuel Endres, fyzik, zdôrazňuje: "Je to vzrušujúci moment pre kvantové výpočty s neutrálnymi atómami. Teraz vidíme cestu k rozsiahlym kvantovým počítačom s korekciou chýb. Stavebné kamene sú na svojom mieste."

Výrazný nárast počtu qubitov nebol výsledkom jedného prelomového objavu, ale skôr série technických vylepšení v mnohých kľúčových oblastiach – od laserových pinziet až po ultravysokú (veľmi nízky tlak) vákuovú komoru.

Stabilita bola ďalším problémom kvantových výpočtových systémov. Inovácie v tomto najnovšom poli udržali qubity v superpozičnom stave takmer 13 sekúnd – takmer desaťkrát dlhšie ako predchádzajúce konfigurácie.

Okrem toho, jednotlivé qubity bolo možné manipulovať s presnosťou 99,98 percent, čo predstavuje významný benchmark v programovateľnosti kvantovej technológie. Fyzik Gyohei Nomura poznamenáva: "O rozsiahlych systémoch, s väčším počtom atómov, sa často hovorí, že idú na úkor presnosti, ale naše výsledky ukazujú, že dokážeme dosiahnuť oboje. Qubity nie sú užitočné bez kvality. Teraz máme kvantitu aj kvalitu."

Na to, aby sa kvantové počítače stali praktickou alternatívou k moderným superpočítačom, bude potrebných viac qubitov a ešte vyššia úroveň stability. Experti riešia tento problém z rôznych uhlov pohľadu, a preto sa rekordy pre niektoré typy kvantových počítačov nemusia nevyhnutne vzťahovať na iné. Podľa používateľa Redditu, GenTelGuy, prelomenie 2048-bitovej RSA vyžaduje tisíce logických qubitov, pričom niektoré odhady sa pohybujú od približne 4 000 do 20 000 logických qubitov.

Ďalším krokom pre výskumníkov je pracovať na využití prepojenosti, čo umožní systému prejsť od ukladania informácií k ich skutočnému spracovaniu. V blízkej budúcnosti by sme mohli používať tieto počítače na objavovanie nových materiálov, hmoty a základných zákonov fyziky. Fyzik Hannah Manetsch dodáva: "Je vzrušujúce, že vytvárame stroje, ktoré nám pomôžu dozvedieť sa o vesmíre spôsobmi, aké nás môže naučiť iba kvantová mechanika."

Výskum bol publikovaný v časopise Nature.