Kvantové číslice odemykají větší výpočetní výkon s menším počtem kvantových částic

Foto: geralt/Pixabay

Kvantový počítač pracuje s více než nulou a jedničkou

Jak se všichni již od začátku učíme, digitální počítače pracují s nulami a jedničkami, známými také jako binární informace. Tento přístup se osvědčil. Ve skutečnosti byl tak úspěšný, že počítače nyní pohánějí vše. Od kávovarů po samořídící auta a je těžké si bez nich představit život, napsal server aboelfe.com.

„Práce s více než nulami a jedničkami je velmi přirozená nejen pro kvantový počítač, ale také pro jeho aplikace, což nám umožňuje odemknout skutečný potenciál kvantových systémů.“ — Martin Ringbauer

Na základě tohoto neuvěřitelného úspěchu jsou dnešní kvantové počítače vyvíjeny také s ohledem na binární zpracování informací. „Stavební kameny kvantových počítačů jsou však více než jen nuly a jedničky,“ vysvětluje Martin Ringbauer, experimentální fyzik z rakouského Innsbrucku. „Omezení na binární systémy zabrání těmto zařízením naplnit jejich skutečný potenciál.“

Týmu vědců se nyní podařilo vyvinout kvantový počítač, který dokáže provádět libovolné výpočty s takzvanými kvantovými číslicemi (qudits) , čímž odemyká další výpočetní výkon s menším počtem kvantových částic. Tuto skupinu vede Thomas Monz na katedře experimentální fyziky na univerzitě v Innsbrucku.

Kvantové systémy jsou různé

Ukládání informací do nul a jedniček není nejúčinnější způsob provádění výpočtů, ale je to nejjednodušší způsob. Jednoduché obvykle také znamená spolehlivé a odolné vůči chybám, a proto se binární informace staly nesporným standardem pro klasické počítače.

V kvantovém světě je však situace zcela jiná. Například v innsbruckém kvantovém počítači jsou informace uloženy v jednotlivě zachycených atomech vápníku. Každý z těchto atomů má přirozeně osm různých stavů, z nichž pouze dva se obvykle používají k ukládání informací. Ve skutečnosti téměř všechny existující kvantové počítače mají přístup k většímu množství kvantových stavů, než ve skutečnosti používají pro výpočty.

Přirozený přístup k hardwaru a softwaru

Fyzici z Innsbrucku nyní zkonstruovali kvantový počítač, který dokáže využít plný potenciál těchto atomů pomocí quditů. Na rozdíl od klasického případu použití více stavů v tomto případě nečiní počítač méně spolehlivým. „Kvantové systémy mají přirozeně více než jen dva stavy a my jsme ukázali, že je můžeme všechny ovládat stejně dobře,“ říká Thomas Monz.

Na druhou stranu, mnoho úkolů, které potřebují kvantové počítače, jako jsou problémy ve fyzice, chemii nebo materiálové vědě, je také přirozeně vyjádřeno v jazyce qudit. Jejich přepsání na qubity je může pro dnešní kvantové počítače často příliš zkomplikovat. „Práce s více než nulami a jedničkami je velmi přirozená nejen pro kvantový počítač, ale také pro jeho aplikace, což nám umožňuje odemknout skutečný potenciál kvantových systémů,“ vysvětluje Martin Ringbauer.

Zdroj: aboelfe.com