Kvantové počítače budou komerčně dostupné za 20 let

Podle Andrewa Dzuraka, profesora nanoelektroniky na Univerzitě Nového Jižního Walesu v Austrálii (UNSW) bude přelomem doba „kdy kvantové počítače budou schopné začít dělat věci, které existující počítače nesvedou.“

„Plně funkční kvantové počítače už byly předvedeny. Otázkou je, kdy budou schopny řešit problémy, na které ostatní počítače nestačí,“ řekl Dzurak. Práci UNSW předvedl Dzurak začátkem tohoto týdne účastníkům dvacátého kongresu Australského fyzikálního institutu. V září UNSW oznámila vytvoření první kvantové části založené na jediném atomu křemíku.

„Nevěřím, že za 10 let bude existovat komerční systém, který by umožnil pohodlnou výrobu léků,“ řekl Dzurak. „Myslím si, že za deset let tu budou ukázky některých chemikálií a léků, které dnes být vyrobeny nemohou. Ale nemyslím si, že by byl vytvořen pohodlný, rutinní systém, který by lidi mohli používat. Dostat se do této fáze zabere ještě dalších deset let.“ Poslední tři roky ukázaly, že je křemík dokonce lepším materiálem pro kvantové počítače, než vědci původně doufali.

Podle Dzuraka nebudou kvantové počítače schopné vykonávat veškeré činnosti lépe. „Kvantové počítače, založené na existujících teoriích, které jsou kolem nich vyvíjené, budou lepší než různorodé existující počítače v řadě úkolů, ale ne ve všech,“ řekl. „Mnoho světských počítačových úkolů – jako například řízení mobilních telefonů, není příliš komplexní, takže by neměli příliš výhod, kdyby je prováděl komplexní počítač.“ Kvantové počítače budou mít významné výhody v takových úkolech, jako je modelování a simulace komplexních systémů.

Experimenty v Evropě a v Kanadě ukázaly, že „kvantové části“ v křemíku mohou přežít několik minut. „Ukázalo se, že provedením „izotopické purifikace“ je možné křemík upravit takovým způsobem, ve kterém je kvantová informace dostupná mnoho minut, což je docela významné,“ řekl. Dzurak vysvětlil, že atomy mohou mít rozdílné izotopy, ty odpovídají různému počtu neuronů, které existují v jejich jádru. „Největší podíl v křemíku, který má protonové číslo 14 je křemík 28, v tom je 14 protonů a 14 neutronů. Dále obsahuje další dva izotopy, křemík 29 který má jeden extra neutron a křemík 30, který má dva extra neutrony,“ řekl.

„Pro kvantové výpočty je to důležité proto, že se jádro atomu křemíku „otáčí“. To však nechceme, chceme křemík, který v sobě žádné „rotace“ nemá. Jediná rotace, kterou chceme, je promyšlená rotace atomu s fosforem, který využíváme jako naši kvantovou část.“ Do procesu nejvíce zasahuje křemík 29, kterého je v křemíku 5 ,% a otáčení jeho jádra zasahuje do kvantové části, kterou se vědci snaží řídit.

UNSW zakoupila „nejčistější křemík 28 na světě“ a pracuje na výrobě nového kvantového zařízení. „Doufáme, že budeme moci v dalších 6 až 12 měsících ukázat velmi dramatický pokles chybovosti našich kvantových částí,“ řekl. „K postavení kvantového počítače ve velkém měřítku, který dokáže efektivně opravit vlastní chyby, potřebujeme chybovost na úrovni jednoho procenta nebo menší. Momentálně je chybovost 60 %, ale s křemíkem 28 budeme schopni vytvořit plně škálovatelný počítač odolný proti chybám,“ řekl.