Qubity při pokojové teplotě vydržely rekordních půl hodiny

Karel Javůrek  |  Technika

Minulý rok se podařilo při pokojové teplotě udržet qubity „rekordní“ dvě sekundy. Nový milník ale čas prodloužil na půl hodiny. Tisícinásobné zlepšení zrychluje cestu ke kvantovému počítači bez nutnosti chlazení.

Minulý rok jsme na VTM.cz psali článek o tom, že se vědcům podařilo pomocí extrémně čistého diamantu vytvořit kvantové bity (qubity) a uložit do nich data po tehdy rekordní dobu dvou sekund při pokojové teplotě. Udržet qubity totiž dříve znamenalo chlazení k blízkosti absolutní nuly a velmi výrazné stínění proti všem různým druhům záření, které by stavy okamžitě zničily.

Tip: Průlom: kvantové počítače už nepotřebují chlazení

Zrychlující exponenciální vývoj ale znamená, že vše je jen otázka technologií, peněz a času, přičemž časové prodlevy jsou stále kratší. Po roce se tak podařilo dosáhnout dalšího milníku, který předchozí rekordy v rámci sekund prodloužil přibližně o řád, tedy tisícinásobek původní hodnoty.

Nejdříve minuty, pak přes půl hodiny

Tým vědců z univerzity Simon Fraser pod vedením Mika Thewalta a Kamyara Saeediho se zabývá qubity vyrobenými pomocí stabilního izotopu křemíku 28 už delší dobu. Na konci minulého roku se jim podařilo udržet informaci v qubitech přibližně 180 sekund.

Tým používá pro výzkum kombinaci stabilního a extrémně čistého izotopu křemíku 28 a atomy fosforu, které jsou do křemíku vloženy. A právě tyto atomy tvoří následně vytvořené qubity, do kterých jsou uložena data, která lze později opět přečíst.

Vědci pro vytvoření superpozic používali magnetické pulzy a doposud bylo nutné u této techniky použít nejen extrémně výkonné a drahé chlazení, ale bylo také potřeba přidat jeden elektron ke každému atomu.

Tým předpokládal, že nestabilita superpozice je způsobená především přidaným elektronem, takže v dalším pokusu odstranili pomocí laserů jednotlivé elektrony před tím, než byly qubity vytvořeny. Výsledkem bylo udržení superpozic kolem tří hodin s tím, že zkoušeli ohřátí i zchlazení materiálu.

Při pokojové teplotě se jim nakonec podařilo dosáhnout nového významného rekordu – 39 minut v superpozici jednotlivých qubitů.

Mike Therwalt ukazuje vzorek čistého křemíku, se kterým byl rekord uskutečněn. Zdroj: SFU
Mike Therwalt ukazuje vzorek čistého křemíku, se kterým byl rekord uskutečněn. Zdroj: SFU

Škálování a výzkum pokračuje

Po tomto milníku, který zahrnoval několik atomů fosforu, přičemž všechny reprezentovaly jeden stejný qubit se stejnou hodnotou v deseti miliardách kopií, se vědci samozřejmě pustí do škálování tohoto řešení.

Příští fáze tak bude zahrnovat použití různých qubitů s různými stavy a možnost čtení a zápisu dat při pokojové teplotě. Podle vyjádření jde spíše o inženýrskou výzvu než o fyzikální.

Každopádně použitý materiál v podobě křemíku má velký potenciál, protože s ním umíme v rámci miniaturních rozměrů pracovat opravdu dobře. Už desítky let z něho vyrábíme pokročilé čipy a k dispozici jsou nejen všechny možné technologie pro zpracování, ale i měření a hromadnou výrobu. Oproti speciálním a drahým prvkům se tak jedná o potenciálně zajímavý materiál.

Kvantové počítače při pokojové teplotě stále blíže

Nový objev sice znamená obrovský skok, stále se však jedná pouze o malý střípek technologií, které jsou nutné pro sestrojení kompletního kvantového čipu a počítače schopného provozu při běžných teplotách.

Tip: Kvantové čipy se v budoucnu ochladí i bez chladiče

Rozhodně tak nelze čekat, že si příští rok koupíte kvantový počítač bez chlazení, ale v případě optimistického scénáře bychom se takových počítačů, které budou ale samozřejmě v počátku velké a drahé, mohli dočkat například kolem roku 2020.

V rámci toho lze totiž očekávat i podobný pokrok v samotných materiálech, u kterých bude možné s pomocí nanotechnologie dosáhnout výjimečných stavů, které nejsou v přírodních materiálech k dispozici – například supravodivosti při pokojové teplotě.

Nejčtenější