Sciencemag.cz
Doporučujeme
Titulek neznamená existenci nějakého speciálního výpočtu prováděného na kvantových počítačích. Význam má mít naopak to, jaké máme s qubity a jejich provozem problémy.
Následuje opět jeden z textů laicky poněkud obtížně uchopitelných.
Takže, kvantoví teoretici se snažili nějak pomoci s problém kvantových počítačů, které realizují kvantové žíhání – obdobu žíhání ze světa evolučních/genetických algoritmů, kdy cílem programu je nacházet buď globální, nebo rozumně dostupná lokální minima ve stavovém prostoru (minima funkce, třeba známá optimalizace obchodního cestujícího).
Nikolai Sinitsyn, Bin Yan a Wojciech Zurek z Los Alamos National Laboratory a Vladimir Chernyak z Wayne State University se pokusili vyřešit následující dilema. Při kvantovém žíhání na adiabatickém kvantovém počítači (PH: jiná verze kvantového počítače, než jsou ty z hradel – málem by se dalo říct „klasické kvantové počítače“. D-Wave pracuje na principu adiabatického počítače, není ovšem univerzální. Hradlové a adiabatické kvantové počítače by ale v principu měly mít stejnou výpočetní sílu.) potřebujeme operace provádět pomalu. Systém se nejprve uvede do stavu s nejnižší energií pomocí vnějšího magnetického pole. Pak se toto pole pomalu vypíná a pomalu dochází k interakcím mezi jednotlivými qubity. Čím rychlejší je tento proces, tím spíše dochází k chybám. Dostatečně pomalý (adiabaticky pomalý) proces by naopak měl dojít až ke globálnímu minimu příslušné funkce. Jenže z druhé strany je zde dekoherence: kvantový výpočet čistě náhodně končí kolapsem do klasického stavu. Můžeme volit, jak daleko se dopočítáme, nebo kolik při tom uděláme chyb. Co s tím?
Autoři výzkumu uznávají, že doba trvání výpočtu dnes vyžaduje prostě na adiabaticky pomalé změny zapomenout. Jejich závěr zní: nejvíce chyb nastane, když u qubitů dojde ke změně kolektivní změně jejich kvantového stavu, něčemu na způsob fázového přechodu. Přitom ale nastala asymetrie, kdy některé qubity toto dokázaly cca přežít a fungovat dál normálně (na minimech energie, jakoby žádný fázový přechod nenastal), druhá polovina naopak chyby nahromadila.
Související výzkumy kvantovým počítačům nepomohou, nebo alespoň ne bezprostředně, ale prý zde má být nějaká analogie mezi možnou asymetrií hmoty a antihmoty (PH: pořádný logický skok, snad obě situace nějak popisuje obdobný matematický aparát?): vesmír jako velký kvantový systém na počátku prošel také nějakým fázovým přechodem; snad dvě různé skupiny qubitů nějak odpovídají hmotě a antihmotě?
Autoři výzkumu dodávají, že podobný přístup by mohl mít i praktické využití při oddělování různých izotopů. Např. směs různých izotopů uranu by za velmi nízkých teplot prošla kvantovou fázovou přeměnou, kde by rozdělení nemuselo být náhodné, ale záviset na izotopu.
Jako laici asi prostě vezměme na vědomí, že i takové podivné možnosti existují, respektive že příslušné koncepty jsou dostatečně hodnověrné na to, aby byly publikovány ve Physical Review Letters.
Bin Yan et al, Nonadiabatic Phase Transition with Broken Chiral Symmetry, Physical Review Letters (2021). DOI: 10.1103/PhysRevLett.126.070602
Zdroj: Los Alamos National Laboratory / Phys.org
