  |
Za poslednú hodinu: 82 meraní | ||||
|
inzercia |
|||||
 
neprihlásený 
| Nedeľa, 26. mája 2024, dnes má meniny Dušan |
|
Pionieri kvantových počítačov získali Nobelovu cenu
Švédska kráľovská akadémia vied tento týždeň informovala o laureátoch tohtoročnej Nobelovej ceny za fyziku, ktorú získala dvojica experimentálnych fyzikov David Wineland a Serge Haroche za vyvinutie prvých techník priameho pozorovania a manipulovania kvantovaných vlastností systémov respektíve jednej častice bez jej zničenia. Tieto umožnili prvé priame praktické experimenty s kvantovými systémami a položili aj základy konštrukcie kvantových počítačov.
Prvé kvantové systémyTímy vedené Američanom Davidom Winelandom a Francúzom Harochem vyvinuli v 80-tych a 90-tych rokoch nezávisle dve odlišné techniky priameho pozorovania a manipulovania kvantových vlastností iba jednej častice, vrátane pozorovania častíc bez ich zničenia a so zachovaním ich kvantovej povahy.Tieto techniky tak umožnili začať intenzívnejšie študovať a vytvárať praktickejšie kvantové systémy. Americký tím pracoval s kvantovým stavom iónu berýlia Be+, ktorý uzatvoril vo vákuu a pri extrémne nízkych teplotách do pasce vytváranej elektrickým poľom. Pomocou laserových pulzov dostal ión ho do najnižšieho možného kinetického energetického stavu. Následne pomocou laseru bol ión uvedený do kvantového stavu, napríklad medzi najnižšou a najbližšou vyššou vnútornou energetickou hladinou. Pomocou laseru bolo zároveň možné preniesť vnútorný kvantový stav iónu do jeho kinetického stavu a cez elektrické pole pasce na ďalší ión. Francúzsky tím uzatvoril do pasce, tentokrát tvorenej dvomi zrkadlami guľového tvaru zo supravodiča chladenými na 0.8 K a vzdialenými 2.7 cm, jednotlivé fotóny s frekvenciou v pásme mikrovlnného žiarenia. Zrkadlá boli vysoko kvalitné a jednotlivý fotón odrážajúci sa opakovane medzi zrkadlami mal životnosť pred jeho zničením alebo stratou až cca 130 ms, preletel tak v pasci približne 40 tisíc km.
Cez pascu boli posielané kontrolovanou rýchlosťou atómy rubídia v tzv. Rydbergovom stave, umelo zväčšené až na cca 125 nm umiestnením elektrónov na vyššie hladiny. Vzájomnou interakciou fotónu a atómu bolo možné modifikovať kvantový stav fotónu a následným meraním atómu zároveň zistiť prítomnosť fotónu respektíve jeho stav. Pri tomto experimente zároveň prichádza ku kvantovému previazaniu fotónu a atómu rubídia.
Praktické aplikácie v rannom štádiu konštrukcie systémov s kvantovými vlastnosťami mala najmä technika Winelanda postavená na uväznených iónoch, v prvých systémoch považovaných za kvantové počítače aj na konštrukciu presnejších atómových hodín. Kvantový počítačKvantové počítače sú počítače využívajúce kvantové vlastnosti častíc respektíve systémov. Základnou jednotkou informácie, s ktorou kvantový počítač pracuje, je tzv. qubit.Kým v klasických počítačoch má jednotka informácie, bit, vždy jednu hodnotu 0 alebo 1, qubit predstavuje a je reprezentovaný kvantovým stavom, tzv. superpozíciou dvoch stavov 0 a 1, súčasne nadobúda oba tieto stavy s istými pravdepodobnosťami a vďaka zákonitostiam kvantovej mechaniky môže kvantový počítač uskutočňovať výpočty súčasne pre oba tieto stavy. Celý kvantový počítač má uskutočňovať svoje výpočty nad stavom reprezentovaným viacerými kvantovo previazanými qubitmi, N qubitmi, pričom pre praktické účely by malo ísť minimálne o niekoľko desiatok až stoviek qubitov. Vďaka kvantovým vlastnostiam sa operácie v kvantových počítačoch nebudú vykonávať nad jedným N-bitovým číslom ale naraz nad priestorom všetkých možných 2 ^ N hodnôt stavov. Výpočty v prípade mnohých algoritmov tak môžu byť exponenciálne rýchlejšie ako algoritmy na súčasných počítačoch. Existencia praktických kvantových počítačov by v súčasnosti znamenala revolúciu vo viacerých segmentoch informatiky, špeciálne kryptografii. Bezpečnosť viacerých kryptografických algoritmov a protokolov je totiž založená na príliš veľkej výpočtovej náročnosti niektorých matematických operácií, napríklad rozloženia veľkých čísiel na súčin prvočísiel, ktoré ale kvantové počítače majú dokázať uskutočniť exponenciálne rýchlejšie. S existenciou a dostupnosťou výkonných kvantových počítačov by tak tieto algoritmy stratili svoju bezpečnosť. Aplikácie techniky uväznených iónovWinelandov tím okrem demonštrovania manipulácie kvantových vlastností kvantových systémov ako prvý demonštroval aj prvé operácie s dvomi qubitmi, teda prvý i keď jednoduchý kvantový počítač.Súčasný smer vývoja kvantových počítačov sa už väčšinou nespolieha na uväznené ióny, ale najmä na qubity reprezentované kvantovým stavom supravodičov. Wineland podľa svojich vyjadení po zverejnení informácie o získaní Nobelovej ceny zatiaľ zrejme nepovažuje v súčasnosti vyvíjané riešenia kvantových počítačov za praktické. "V súčasnosti by som nikomu neodporúčal nakúpiť akcie v spoločnosti zaoberajúcej sa kvantovými výpočtami. Sme ale optimistickí a veríme, že so zlepšovaním technológie kvantové počítače v budúcnosti unikátne zlepšia výpočty," uviedol Wineland pre americké médiá. Druhou aplikáciou techniky Winelanda sú presnejšie atómové hodiny, tzv. optické hodiny. Technika umožňuje generovať fotóny presne známej frekvencie v spektre viditeľného alebo ultrafialového svetla, rádovo stokrát vyššej ako v atómových hodinách postavených na céziu. Takéto hodiny sú tak vo výsledku tiež rádovo stokrát presnejšie a umožnili zmerať napríklad relativistický efekt iba pri rýchlosti niekoľkých kilometrov za hodinu alebo rozdiel v gravitácii v dvoch bodoch s výškou líšiacou sa iba o 30 cm. 
Kedy podľa Vás ľudstvo vytvorí prvý kvantový počítač výkonnejší ako klasické počítače v tej dobe? (hlasov: 410)
Najnovšie články: Diskusia:
Pridať komentár | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
