8763 Kvantová teleportace Tibi Puiuby

[ Ezoterika ] 2025-02-13

Vědci poprvé propojili dva kvantové počítače s "kvantovou teleportací" a vše se mění 13. února 2025

Budoucností výpočetní techniky nemusí být jeden obří kvantový stroj, ale mnoho propojených dohromady... Fyzici z Oxfordské univerzity učinili významný krok k vyřešení jedné z nejnáročnějších výzev v oblasti kvantových počítačů: jak propojit více kvantových procesorů, aby hladce spolupracovaly. Jejich průlom představuje novou metodu pro distribuci kvantových výpočtů mezi dva samostatné moduly propojené fotonickou sítí. Úspěch by mohl být zásadním milníkem ve snaze vybudovat rozsáhlé praktické kvantové počítače. Kvantové počítače slibují revoluci v oblastech, jako je kryptografie, objevování léků a věda o materiálech, tím, že vyřeší problémy, které jsou v současné době pro klasické počítače neřešitelné. Ale postavit kvantový počítač s dostatkem funkčních qubitů - kvantového ekvivalentu bitů - aby se vypořádal s těmito problémy, se ukázalo jako mimořádně obtížné. Jednou z hlavních překážek je zachování citlivých kvantových stavů qubitů při škálování systému.

Ale co kdybyste mohli propojit více menších kvantových počítačů?
Představte si to jako kvantovou verzi počítačové sítě, kde každý modul je jako samostatný počítač a fotony fungují jako kabely, které je spojují dohromady. Jedná se o první demonstraci distribuovaných kvantových výpočtů. Kvantová síť, která by mohla Dougal Main a Beth Nichol pracují na distribuovaném kvantovém počítači. Skutečně výkonný kvantový počítač by musel zpracovat miliony qubitů. Nejvýkonnější kvantový počítač na světě, Quantum System Two od IBM o šířce 22 stop a výšce 15 stop, pracuje s čipem o velikosti 1 121 qubitů nazvaným Condor. Qubit neboli kvantový bit je základní jednotkou informace v kvantovém počítači. Na rozdíl od klasických bitů, které mohou být buď 0, nebo 1, může qubit existovat v superpozici obou stavů současně. Schopnost pochází z podivných pravidel kvantové mechaniky, kde částice jako elektrony, nebo fotony nemají jen jeden stav, ale mohou zabírat více možností, dokud nejsou změřeny... Slavnou analogií je Schrödingerova kočka - živá i mrtvá, dokud ji nepozoruje. Vlastnost umožňuje kvantovým počítačům zpracovávat obrovské množství informací paralelně, což potenciálně řeší složité problémy exponenciálně rychleji než tradiční počítače. Superpozice je však jen částí toho, co dělá qubity výkonnými. Spoléhají se také na provázání, jev, který Albert Einstein slavně nazval "strašidelné působení na dálku". Když se dva qubity propojí, jejich stavy zůstanou propojené bez ohledu na to, jak daleko od sebe jsou... Vtěsnat stovky tisíc, nebo miliony qubitů do jednoho stroje však představuje obrovské výzvy. Namísto nacpání více qubitů do jednoho zařízení je přístup Oxfordu jiný: propojit menší kvantové počítače dohromady... Teoreticky neexistuje žádný horní limit pro počet procesorů, které lze propojit. Každý modul v novém systému obsahuje hrstku zachycených iontových qubitů, které drží na místě elektrická pole. Qubity, drobné nosiče kvantových informací, jsou propojeny spíše optickými vlákny než tradičními dráty. Místo elektrických signálů komunikují pomocí fotonů, částic světla, které mohou cestovat mezi moduly. Uspořádání je klíčové, protože umožňuje provázání mezi různými kvantovými moduly.


S provázáním použil oxfordský tým metodu zvanou kvantová teleportace k provádění logických operací napříč samostatnými procesory. Doposud se teleportace používala hlavně k přenosu kvantových stavů - v podstatě informací zakódovaných v jediném qubitu. Nová studie (Distributed Quantum Computing across an Optical Network Link) jde ještě dále a teleportuje logickou bránu, základní stavební kameny samotných kvantových výpočtů. "Předchozí demonstrace kvantové teleportace se zaměřovaly na přenos kvantových stavů mezi fyzicky oddělenými systémy," řekl Dougal Main, hlavní autor studie. "V naší studii používáme kvantovou teleportaci k vytvoření interakcí mezi těmito vzdálenými systémy." přístup odráží způsob, jakým fungují tradiční superpočítače. Spojují menší jednotky a dosahují schopností daleko přesahujících to, co by mohla zvládnout jakákoli jednotlivá jednotka. V některých ohledech koncept odráží způsob, jakým fungují tradiční superpočítače. Superpočítače se místo jednoho výkonného procesoru spoléhají na tisíce menších výpočetních jednotek, které pracují paralelně. U kvantových výpočtů strategie obchází technické překážky spočívající v tom, že se do jednoho zařízení vejde více qubitů a zároveň se zachovávají jemné kvantové vlastnosti nezbytné pro přesné výpočty. "Propojením modulů pomocí fotonických spojů získává systém cennou flexibilitu," řekl Main. "Moduly lze upgradovat, nebo vyměnit, aniž by došlo k narušení celé architektury."

Letmý pohled na kvantový internet?
Schopnost propojit kvantové procesory přes síť naznačuje budoucí "kvantový internet", kde by vzdálená kvantová zařízení mohla tvořit ultra bezpečnou síť pro komunikaci, snímání a výpočty. Aby demonstrovali sílu svého systému, spustili výzkumníci Groverův vyhledávací algoritmus, kvantovou metodu, která dokáže prohledávat velké, nestrukturované soubory dat mnohem rychleji než klasické počítače. Experiment ukázal, že síťově distribuované kvantové zpracování informací je se současnou technologií proveditelné. Výsledky jsou slibné, cesta k rozsáhlým kvantovým počítačům ale zdaleka není u konce. Práce oxfordského týmu je důkazem konceptu, který ukazuje, že distribuované kvantové výpočty jsou možné. Rozšíření však bude vyžadovat překonání významných technických překážek, od zlepšení stability qubitů až po zdokonalení fotonických vazeb, které je propojují. "Škálování kvantových počítačů zůstává impozantní technickou výzvou," řekl profesor David Lucas, hlavní výzkumník studie. "V nadcházejících letech to pravděpodobně bude vyžadovat nové fyzikální poznatky a také intenzivní inženýrské úsilí." Přesto plán existuje. Namísto jediného kvantového leviatana může budoucnost patřit sítím menších, vzájemně propojených strojů: síti kvantových myslí, fungujících jako jeden...! Zjištění (Distributed Quantum Computing across an Optical Network Link) byla publikována v časopise Nature. + https://www.zmescience.com/science/news-science/scientists-just-linked-two-quantum-computers-with-quantum-teleportation-for-the-first-time-and-it-changes-everything/

Zdroj: https://www.bibliotecapleyades.net/ciencia4/quantum76.htm
Zpět