Čínski vedci prekonali kľúčovú prekážku v kvantových počítačoch

Čínski vedci nedávno dosiahli významný pokrok v oblasti kvantových počítačov. Ich výskum sa zameral na vývoj vysoko efektívneho zdroja fotónov, čo je kľúčový prvok pre budovanie scalable photonic quantum computing (škálovateľných fotonických kvantových počítačov). Tento objav by mohol výrazne urýchliť vývoj kvantových technológií.

Prečo sú fotóny dôležité?

Fotóny, čiže častice svetla, sú základom fotonických kvantových počítačov. Tieto počítače majú niekoľko výhod:

• Rýchlosť: Fotóny sa pohybujú rýchlosťou svetla.
• Stabilita: Slabo interagujú s okolitým prostredím, čo znižuje chyby.
• Teplota: Môžu fungovať pri izbovej teplote, na rozdiel od iných kvantových systémov, ktoré vyžadujú extrémne nízke teploty.

Hlavnou výzvou však bola „strata fotónov“, ktorá bránila efektívnemu fungovaniu kvantových počítačov. Čínski vedci túto prekážku prekonali.

Ako to funguje?

Výskumný tím vedený Jian-Wei Panom z University of Science and Technology of China vyvinul systém, ktorý dosahuje 71,2% účinnosť pri generovaní jednotlivých fotónov. To prekračuje hranicu dvoch tretín, ktorá je potrebná pre fungovanie kvantovej korekcie chýb.

Systém je založený na kvantovej bodke (quantum dot), ktorá je umiestnená v laditeľnom mikrokavite. Táto kavita maximalizuje zber fotónov a zároveň udržuje vysokú čistotu a nerozlíšiteľnosť fotónov.

Prečo je to dôležité?

Tento objav je kľúčový pre fault-tolerant quantum computing (kvantové počítače odolné proti chybám). Bez efektívnej kvantovej korekcie chýb by presnosť výpočtov exponenciálne klesala s rastúcim počtom qubitov. Nový zdroj fotónov umožňuje opravu chýb, čo je nevyhnutné pre zložitejšie výpočty.

Okrem kvantových počítačov by tento zdroj fotónov mohol byť využitý aj v kvantových komunikačných sieťach a kryptografických protokoloch.

Obmedzenia a budúce smery

Aj napriek tomuto úspechu stále existujú výzvy:

• Teplota: Systém vyžaduje chladenie na 4 kelviny, čo obmedzuje praktické aplikácie.
• Škálovateľnosť: Súčasný systém používa jednu kvantovú bodku, ale pre univerzálne kvantové počítače je potrebných veľa qubitov.
• Detekcia: Účinnosť detektorov je 79%, ale pre ďalšie zlepšenie by bolo potrebné dosiahnuť aspoň 93,7%.

Vedci teraz pracujú na alternatívnych materiáloch a designoch, ktoré by umožnili prevádzku pri vyšších teplotách a väčšiu škálovateľnosť.

Záver

Tento objav čínskych vedcov predstavuje významný krok vpred v oblasti kvantových počítačov. Aj keď sú stále potrebné ďalšie vylepšenia, tento výskum otvára dvere na budovanie výkonnejších a spoľahlivejších kvantových systémov.

Tagy: #kvantové-počítače #fotonika #veda #technológia #čína