Vědcům z MITu se poprvé podařilo změřit, jak dlouho vydrží qubity na bázi grafenu ve stavu superpozice – tedy v oné známé „kombinaci nul a jedniček“, která kvantovým výpočetním systémům umožňuje za určitých podmínek vyšší rychlost, než mají klasické počítače. Některé typy qubitů vydrží v superpozici poměrně dlouho, ale zase je u nich problém se čtením výsledku nebo se spuštěním výpočtu.
Grafenový qubit žije krátce
Vědcům z MITu se poprvé podařilo změřit, jak dlouho vydrží qubity na bázi grafenu ve stavu superpozice – tedy v oné známé „kombinaci nul a jedniček“, která kvantovým výpočetním systémům umožňuje za určitých podmínek vyšší rychlost, než mají klasické počítače. Výsledně stanové trvání je ovšem až směšně krátké: koherence trvá 55 nanosekund. Tak dlouho tedy může probíhat výpočet, poté systém nevratně zkolabuje v důsledku šumu. V případě qubitů na bázi grafenu je to každopádně poprvé, co se takovou dobu vůbec podařilo určit.
Jednalo se o supravodivé qubity se sendvičovou strukturou, kdy je oxid s vlastnostmi izolantu vložen mezi dva supravodiče (obvykle hliník). Přepínání mezi stavy qubitů pak odpovídá přechodům elektronů mezi oběma supravodiči pomocí změn vnějšího magnetického pole. Změřená doba koherence grafenových qubitů v nanosekundách je strašně málo. Konkurenční přístupy ke kvantovému počítání již nabízejí trvání výpočtu v řádu desítek mikrosekund, takže grafen, až materiál považovaný za málem zázračný, se pro realizaci qubitů v tuto chvíli asi nehodí.
Různé qubity lze kombinovat
Některé typy qubitů vydrží v superpozici poměrně dlouho, ale zase je u nich problém se čtením výsledku nebo se spuštěním výpočtu.
S novým přístupem ke kvantovému počítání přišli vědci z japonského výzkumného ústavu Riken. Jeden z autorů studie publikované v Nature Communications, Daniel Loss, již asi před 20 lety spolu s Davidem DiVincenzem z IBM navrhl realizaci qubitů prostřednictvím spinu v „umělých“ atomech (tj. v kvantových tečkách, které mají řadu vlastností klasických atomů). V nové práci se vědci snaží vyřešit problém spojený s tím, že dosud realizované qubity mají vždy pouze část vlastností, které kvantový počítač potřebuje.
Tzv. Loss-DiVincenzovy qubity vydrží ve stavu superpozice dobu dostatečně dlouhou pro realizaci výpočtu. Problém spočívá v tom, že u tohoto typu qubitů ale trvá dlouho dostat je do určitého požadovaného stavu (inicializace výpočtu) a také dlouho trvá čtení výsledku. Přesně opačné vlastnosti mají tzv. single-triplet qubity, realizované rovněž v kvantových tečkách.
Navrhovaným řešením je oba typu qubitů propojit v jediném výpočetním systému. Speciální brána (hradlo, „controlled phase gate“) přitom přenáší informaci (stav) mezi oběma typy qubitů, tedy na Loss-DiVincenzových qubitech se provede výpočet, výsledek se odečte na single-triplet qubitu, zde se opět nastaví další požadovaný stav (inicializace výpočtu) a přenese na první typ qubitu.
Zdroj: Phys.org, Euerelart.org, ScienceDaily.com
