Kvantový čip dosahuje rekordní přesnosti až 99,99 %

| 2 min

Sdílet

michael-dziedzic-quantum-unsplash

Zdroj: Volty

Fyzici z australského startupu zaměřeného na kvantové technologie představili nový kvantový čip, který je podle jejich tvrzení dosud nejpřesnějším řešením svého druhu. Klíčem k tomuto úspěchu je zcela nová architektura založená na kombinaci křemíku a atomů fosforu, označovaná jako architektura 14/15 podle protonových čísel obou prvků v periodické tabulce. 14. prvkem Mendělejevovy periodické soustavy je křemík (Si) a 15. prvkem je fosfor (P).

Nový typ kvantového procesoru využívá atomově přesné umístění fosforu do vysoce čistých křemíkových struktur. Díky tomu se podařilo dosáhnout mimořádně vysoké věrnosti výpočtů, konkrétně v rozmezí 99,5 až 99,99 procenta. Tyto hodnoty byly naměřeny na systému s devíti jadernými a dvěmi atomovými qubity. Jde o první ukázku atomových kvantových výpočtů na bázi křemíku.

Kvantové počítače obecně narážejí na zásadní problém v podobě korekce chyb. Qubity jsou extrémně citlivé na okolní vlivy, což vede ke ztrátě kvantové informace. Většina současných systémů proto musí obětovat velkou část qubitů právě na potlačení chyb. Nový křemíkový přístup však vykazuje velmi nízký výskyt některých typů chyb, což výrazně snižuje režii potřebnou pro korekci.

Další výhodou architektury 14/15 je její škálovatelnost. I když současná řešení pracují pouze s omezeným počtem qubitů, zvolená architektura je navržena tak, aby umožnila vznik rozsáhlých systémů z mnoha propojených klastrů. Teoreticky by tak mohlo dojít ke vzniku kvantových procesorů s miliony funkčních qubitů, menšími nároky na energii a vyšší spolehlivostí, než jaké nabízí většina dnešních přístupů.

Na rozdíl od většiny současných kvantových platforem sází tento přístup na extrémně přesnou práci s jednotlivými atomy v křemíku. Zatímco jiné systémy využívají supravodivé obvody, fotonické struktury nebo uvězněné ionty (jednotlivé nabité atomy levitující v elektromagnetickém poli, ovládané lasery a používané jako qubity), zde qubit vzniká přímo na úrovni jednotlivých atomů fosforu vložených do krystalické mřížky křemíku. Tato atomová přesnost výrazně omezuje nepředvídatelné chování qubitů a zvyšuje jejich stabilitu.

Supravodivé kvantové počítače pracují s mikroskopickými obvody chlazenými na extrémně nízké teploty, kde je nutné neustále kompenzovat šum a ztrátu koherence. Fotonické systémy jsou zase závislé na velmi složité optické infrastruktuře a přesném řízení světla. U iontových pastí představuje omezení především obtížná miniaturizace a pomalejší manipulace s qubity. Každý z těchto směrů naráží na jiný typ technických bariér při navyšování počtu qubitů.

Křemíková architektura založená na fosforových atomech využívá výhod zavedeného polovodičového prostředí, ale posouvá jeho přesnost na zcela novou úroveň. Rozměry struktur se pohybují hluboko pod hranicí běžné průmyslové výroby, což vede k dlouhým koherenčním časům a výrazně nižší chybovosti. Díky tomu je zapotřebí méně qubitů pro korekci chyb, což zásadně zjednodušuje celý systém.

Výsledkem je platforma, která sice zatím pracuje s menším počtem qubitů, ale má potenciál růst efektivněji než konkurenční přístupy, a to jak z hlediska energetických nároků, tak i fyzické velikosti a provozní složitosti.

Kvantový čip dosahuje rekordní přesnosti až 99,99 %

Jak žije Leoš Mareš: Jeho luxusní penthouse je větší než domovy 4 průměrných českých rodin

Dáda Patrasová se zhroutila a nemohla zastavit pláč: Vše bylo v pohodě, dokud nepromluvil Peroutka!

Sedm kulí jako v Sarajevu, ale vedle. Davidová byla na střelnici nejhorší ze všech

Mamka si opět koupila zrůdu: Alice Bendová pobavila fanoušky bizarním vánočním stromkem!

Spánek a fáze měsíce: způsobuje úplněk nespavost nebo je to jen pověra?