Čeští vědci posunuli vpřed výzkum kvantových počítačů, tvrdí časopis Science

Simulace kvantové dynamiky pomocí světla – to je počin hodný zaznamenání. Učinili jej vědci z ČVUT ve spolupráci s německým Ústavem Maxe Plancka.


Podle autorů je jejich experiment významným krokem ke kvantovému počítači založenému na kvantovém procházení. Tyto počítače se označují jako počítače nové generace, protože využívají „hardwarově" kvantově mechanické vlastnosti částic, například elektronů, atomových jader nebo světla.

Podrobnosti o tomto procesu vyšel i nejnovějším vydání časopisu Science.

Miniaturizace elektronických součástek postupně naráží na hranice, při kterých se musí začít respektovat zákony mikrosvěta – zákony kvantové mechaniky. Existence této hranice vedla k úvahám, které daly základ kvantové informatice a myšlence kvantových počítačů.

Ty jsou ze své podstaty výkonnější než nejrychlejší klasické počítače, neboť pracují na zcela jiných principech. V současnosti jsou ale spíše teoretickou konstrukcí než realitou. Doba, kdy si uživatel koupí kvantový počítač, je ještě dost vzdálená.

Momentálně existuje několik konkurujících strategií, jak takový počítač realizovat. Nejpokročilejší je v tomto ohledu přístup používající uvězněné ionty. Experiment tohoto druhu je velice náročný a vyžaduje veliké investice. Přístup odborníků z ČVUT je naproti tomu realizovatelný s běžně dostupnými optickými elementy a moderními detektory.

Realizace kvantového počítače pomocí světla představuje oproti konkurenčním návrhům řadu výhod. Uspořádání je většinou jednoduché, v mnoha ohledech stabilnější a méně citlivé na vnější vlivy. Jedním ze slibných kandidátů pro optickou realizaci kvantového počítače jsou kvantové procházky, na nichž je založen návrh odborníků z ČVUT.

„Námi navržený a realizovaný experiment je založený na takzvané dvourozměrné kvantové procházce, která nám mimo jiné umožňuje napodobovat dynamiku dvou kvantových částic a studovat dopad jejich vnitřních vlastností na jejich pohyb v prostoru. Jedná se o světově první realizaci kvantové procházky v rovině,“ říká   Igor Jex z katedry fyziky Fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT v Praze.

Při experimentu odborníci mj. demonstrovali, že dva bosony (částice s celočíselným spinem) vykazují silnou tendenci se shlukovat, jakmile se během časového vývoje setkají. V případě atomů (které mohou vykazovat podobné chování jako bosony) vede tento druh interakce ke tvorbě molekul.

Potenciál experimentu je v jeho jednoduchosti a flexibilitě a dá se dále výrazně posílit využitím světla s ryze kvantovými vlastnostmi. Tato cesta na svém konci slibuje zpřístupnění detailního studia vysoce komplexních systémů, vztahu mezi klasickou      a kvantovou fyzikou a dokonce i (v blízké budoucnosti) realizaci kvantových algoritmů založených na kvantových procházkách.

Takový experiment by představoval výrazný – průlomový krok – na cestě ke kvantovému počítači. „Zatímco praktická stránka kvantových počítačů je na začátku, kvantová informace a kvantové počítače výrazně ovlivnily naše chápání teorie informace a teorii algoritmů. Ohledně praktických aplikací se dá docela realisticky očekávat výrazný pokrok v oblasti kvantové kryptografie,“ dodává Jex.











Komentáře