Sciencemag.cz
Doporučujeme
A další novinky ze světa kvantových počítačů. Vylepšená iontová past pro qubity v podobě iontů.
Následující výzkum se týká v poslední době velmi populární otázky kvantového počítání, zvýšení odolnosti qubitů proti šumu. Tým vedený vědci z University of Washington (na výzkumu se dále podíleli lidé z University of Hong Kong, japonského National Institute for Materials Science, Boston College a the Massachusetts Institute of Technology) při experimentech s vločkami polovodičových materiálů o tloušťce jediného atomu detekoval známky tzv. frakčních kvantově anomálních Hallových stavů (fractional quantum anomalous Hall, FQAH). Stavy FQAH mohou hostit kvazičástice, které mají pouze zlomek náboje elektronu. FQAH se podobají „normálnějším“ frakčním kvantovým Hallovým stavům. Existují pouze ve dvoudimenzionálních systémech, FQAH nově objevené však pro svou stabilitu nevyžadují silné magnetické pole, což by pro využití v kvantových počítačích bylo nepraktické.
Frakční kvantově anomální Hallův stav se podařilo vytvořit v systému ze 2 vloček 2D telluridu molybdeničitého (MoTe2), které byly vůči sobě pootočeny o určitý úhel. Tato technika se používá i v případě grafenu. Vznikla tak speciální mřížka, v níž se po ochlazení několik stupňů nad absolutní nulu (které mj. vedlo ke vzniku vnitřního magnetismu, čímž byl odstraněn požadavek na vnější magnetické pole) objevily právě příslušná kvazičástice, excitace se zlomkem elektrického náboje. V rámci průvodní tiskové zprávy se označují také jako anyony (viz také: Google vs. Microsoft: Kvantový počítač na bázi anyonů). Ještě speciální formu anyonů pak představují tzv. neabelovské anynoy (ty příslušném v systému ale prozatím detekovány nebyly), které by mohly fungovat jako topologické qubity. Čím se konečně dostáváme k tomu, jak to celé souvisí s kvantovými počítači – při provázání neabelovských anyonů má být informace v podstatě „rozprostřena“ po celém systému a díky tomu je qubit odolný vůči lokálním poruchám. Příslušné systémy by mohly obecně sloužit také jako „laboratoř na čipu“ umožňují podrobnější studium exotické fyziky 2D materiálů.
Frakcionalizace elektronů („rozdělení elektrického náboje“) na tři části ve frakční kvantové anomální Hallově fázi. Umělecká představa. Kredit: Eric Anderson/University of Washington
Jiaqi Cai et al, Signatures of Fractional Quantum Anomalous Hall States in Twisted MoTe2, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06289-w
Eric Anderson et al, Programming correlated magnetic states with gate-controlled moiré geometry, Science (2023). DOI: 10.1126/science.adg4268
Zdroj: University of Washington / Phys.org
Vylepšená iontová past má umožnit výkonnější kvantové počítače
V Sandia National Laboratories vyrobili nové iontové pasti Enchilada Trap, které dokážou uchovávat větší počet iontů. Takové ionty pak mohou v jednom typu kvantových počítačů hrát roli qubitů. Past Enchilada umožňuje uchovávat a přenášet (manipulovat s…) až 200 qubitů, přecházející verze (Roadrunner) měla kapacitu pouhých 32 qubitů. Ani kvantový počítač s 200 qubity a současnou chybovostí ještě výkonem a využitelností současné počítače nepřekoná (poznámka PH: počet qubitů ještě neznamená, že se podaří všechny dostat do kvantového propojení), umožní však další experimenty a testování příslušné architektury včetně samotných kvantových algoritmů.
Řešením pro uchovávání a manipulaci s ionty v pasti je síť elektrod, která se rozvětvuje podobně jako strom (oběma směry). Každá úzká větev slouží jako místo pro ukládání a přesun iontů. Vědci uvádějí, že „rozvětvená“ architektura je v současné době nejlepším řešením pro přeskupování zachycených iontových qubitů. Dalším problémem byl rozptyl elektrické energie v pasti, což by mohlo generovat značné množství tepla a způsobovat šum elektrického pole i samotných qubitů, Pro řešení tohoto problému navrhli specialisté nové mikroskopické prvky, které snižují kapacitu některých elektrod.
Zdroj: Sandia National Laboratories / Phys.org
(včerejší novinky ze světa kvantového počítání: Předvedli, jak mohou fungovat mechanické qubity)
