Tichý problém v kvantovém počítačnictví
Takže, tady je něco neuvěřitelného: kvantové počítače mohou teoreticky řešit problémy, které by běžným počítačům trvalo déle, než je věk vesmíru. Ale je tu háček – a to velký.
Tyto stroje jsou neuvěřitelně křehké. Rozpadnou se při sebemenším narušení. Mluvíme o něčem tak jemném, jako je elektromagnetické rušení z vašeho telefonu nebo dokonce bloudící elektrické náboje v prostředí.
Představte si to jako pokus o dokonalou stojku na hlavě na odskakující trampolíně, zatímco vám někdo šeptá do ucha náhodná čísla. Přesně tak vypadá kvantové počítačnictví z pohledu uvnitř stroje.
Vstupuje superfluidní heliumový qubit
Výzkumníci z University of Surrey právě zveřejnili něco fascinujícího. Navrhli zcela nový typ qubitu – základní jednotky kvantové informace – pomocí něčeho, co se nazývá superfluidní helium-3.
Superfluidní helium je už samo o sobě docela divná věc. Je to helium ochlazené blízko absolutní nuly, kde se stává kapalinou, která může proudit bez jakéhokoli tření. Šplhá po stěnách, uniká z nádob a chová se způsoby, které fyziky nadšeně vzrušují.
Ale tady je ta opravdu chytrá část: toto superfluidní helium je elektricky neutrální. Na rozdíl od supravodivých qubitů používaných ve většině dnešních kvantových počítačů nenese žádný elektrický náboj.
Víte, jak vám vlasy ulpí na balónku kvůli statické elektřině? To je elektrický náboj, který dělá problémy. Stejný typ rušení neustále narušuje dnešní kvantové počítače. Tým ze Surrey věří, že jejich design, který využívá něco s nulovým nábojem, může tyto problémy přirozeně obejít.
Svou kreaci nazývají zařízení SHOQ – což upřímně řečeno zní, jako by to měl být superhrdina nebo obzvlášť agresivní fitness program. (Superfluid Helium Oscillator Quantum, pokud vás to zajímá.)
Proč je důležité, že je chybovost 100krát nižší
Výzkumníci vypočítali, že jejich design by mohl mít chybovost přibližně 100krát nižší než současné supravodivé qubity.
Pojďme si to dát do perspektivy. Představte si, že se snažíte napsat zprávu, ale 1 z každých 100 znaků se náhodně změní. Podrážděné, že? Teď si představte, že se změní pouze 1 z každých 10 000 znaků. To je ten rozdíl.
To je nesmírně důležité pro škálovatelnost – schopnost stavět větší a výkonnější kvantové počítače. V současnosti přidávání dalších qubitů do systému činí kontrolu chyb exponenciálně obtížnější. Je to jako žonglovat s přidáváním dalších míčů; nakonec něco upadne.
Pokud zařízení SHOQ dodá i jen blízko tomu, co předpovídá matematika, mohlo by to změnit celou cestu kvantového počítačnictví.
Ne náhrada – ale spoluhráč
Tady je něco, co se mi na tomto výzkumu líbí: tým nenavrhuje, že superfluidní helium nahradí existující kvantový hardware. Místo toho si představují, že různé typy qubitů budou pracovat spolu.
Dr. Eran Ginossar to hezky shrnul: „Nemusíme nutně potřebovat jeden typ qubitu, aby dělal všechno.“
Představte si kvantový počítač, kde supravodivé qubity zajišťují výpočetní operace, zatímco superfluidní heliumové qubity bezpečně ukládají informace – jako kvantová paměť. Každý