Čínští vědci překonali klíčovou překážku v kvantových počítačích

Čínští vědci nedávno dosáhli významného pokroku v oblasti kvantových počítačů. Jejich výzkum se zaměřil na vývoj vysoce efektivního zdroje fotonů, což je klíčový prvek pro budování scalable photonic quantum computing (škálovatelných fotonických kvantových počítačů). Tento objev by mohl výrazně urychlit vývoj kvantových technologií.

Proč jsou fotony důležité?

Fotony, neboli částice světla, jsou základem fotonických kvantových počítačů. Tyto počítače mají několik výhod:

• Rychlost: Fotony se pohybují rychlostí světla.
• Stabilita: Slabě interagují s okolním prostředím, což snižuje chyby.
• Teplota: Mohou fungovat při pokojové teplotě, na rozdíl od jiných kvantových systémů, které vyžadují extrémně nízké teploty.

Hlavní výzvou však byla ztráta fotonů, která bránila efektivnímu fungování kvantových počítačů. Čínští vědci tuto překážku překonali.

Jak to funguje?

Výzkumný tým vedený Jian-Wei Panem z University of Science and Technology of China vyvinul systém, který dosahuje 71,2% účinnosti při generování jednotlivých fotonů. To překračuje hranici dvou třetin, která je nutná pro fungování kvantové korekce chyb.

Systém je založen na kvantové tečce (quantum dot), která je umístěna v laditelném mikrokavitu. Tato kavita maximalizuje sběr fotonů a zároveň udržuje vysokou čistotu a nerozlišitelnost fotonů.

Proč je to důležité?

Tento objev je klíčový pro fault-tolerant quantum computing (kvantové počítače odolné proti chybám). Bez efektivní kvantové korekce chyb by přesnost výpočtů exponenciálně klesala s rostoucím počtem qubitů. Nový zdroj fotonů umožňuje opravu chyb, což je nezbytné pro složitější výpočty.

Kromě kvantových počítačů by tento zdroj fotonů mohl být využit i v kvantových komunikačních sítích a kryptografických protokolech.

Omezení a budoucí směry

I přes tento úspěch stále existují výzvy:

• Teplota: Systém vyžaduje chlazení na 4 kelviny, což omezuje praktické aplikace.
• Škálovatelnost: Současný systém používá jednu kvantovou tečku, ale pro univerzální kvantové počítače je potřeba mnoho qubitů.
• Detekce: Účinnost detektorů je 79%, ale pro další zlepšení by bylo potřeba dosáhnout alespoň 93,7%.

Vědci nyní pracují na alternativních materiálech a designech, které by umožnily provoz při vyšších teplotách a větší škálovatelnost.

Závěr

Tento objev čínských vědců představuje významný krok vpřed v oblasti kvantových počítačů. I když jsou stále potřeba další vylepšení, tento výzkum otevírá dveře k budování výkonnějších a spolehlivějších kvantových systémů.

Tagy: #kvantové-počítače #fotonika #věda #technologie #čína