Foto: © Dollar Photo Club
Foto: © Dollar Photo Club

Životnost kvantových počítačů omezuje kosmické záření

Praktické využití kvantových počítačů závisí nejen na počtu qubitů, které dokážeme provázat, ale i na tom, jak dlouho dokážeme zapletený stav udržet, než dojde ke kolapsu vlnové funkce (dekoherenci).
V současnosti nejstabilnější kvantové počítače (qubity na bázi supravodičů) dokáží výpočty provádět v řádu stovek mikrosekund.
Viz také o novém experimentu: Kvantový počítač vydržel 10 000krát déle: 22 milisekund

Vědci z MITu a Pacific Northwest National Laboratory ale nyní došli k závěru, že už se zde blížíme fyzikálnímu limitu – a to s ohledem na náhodný šum, který do systému dodává kosmické záření, ale i záření z hornin nebo stěn budov (radioaktivním rozpadem prvků vyskytujících se ve stopových množstvích). Supravodivé qubity by byly tímto šumem likvidovány zřejmě v řádu milisekund, tj. už po zvýšení jejich životnosti o další řád. Experimenty ukázaly, že záření je pro qubity destruktivní i při teplotě těsně nad absolutní nulou. Bude tedy zřejmě nutné vymyslet nějaké nové postupy, dokonalejší stínění (Speciální prostředí pod zemí? Inspirací zde mohou být snad např. techniky používané při detekci neutrin.) nebo nějak zvýšit odolnost samotných qubitů. Autoři výzkumu např. zkusili „ledničku“ s kvantovým počítačem obalit olověným pláštěm.
Supravodivé qubity bývají tvořeny „supravodivými elektrony“, tedy Cooperovými páry. Účinkem záření se Cooperovy páry mohou přeměňovat na jiné kvazičástice, což je právě jednou z příčin dekoherence (kolapsu z provázaného do „klasického stavu“). Samozřejmě nejde o příčinu jedinou, podobně působí fluktuace elektrického či magnetického pole, kolísání teploty (teplo) nebo i náhodná/nežádoucí interference mezi různými qubity. Tyto vlivy zatím byly destruktivnější, takže vliv záření se u supravodivých qubitů dosud nestihl významněji projevovat.
Hlavní autor studie Antti Vepsäläinen z MITu navíc uvádí, že výsledkem by mohly být nejen použitelnější kvantové počítače, ale třeba také větší stabilita supravodivých senzorů používaných v astronomii.

Impact of ionizing radiation on superconducting qubit coherence, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2619-8 , www.nature.com/articles/s41586-020-2619-8
Zdroj: Massachusetts Institute of Technology/Phys.org

Poznámka PH: Kvantový počítač vyžadující prostředí jako u detektoru neutrin by ovšem pro normální použití nebyl cenově konkurenceschopný. Autoři výzkumu nicméně nepředpokládají, že by pro stabilitu qubitů byly nutné tak extrémní podmínky.
Také se jako jedna z možností ochrany navrhuje nějaké lapání vznikajících kvazičástic (i když destruktivní už je jen jejich vznik, protože tím zanikne Cooperův pár, tedy příslušný supravodivý qubit?).

Sluneční soustava, zdroj: IAU/NASA, Wikipedia, licence obrázku public domain

Na Bennu se našly kousky planetky Vesta

Pořádné překvapení přinesla vědcům sonda OSIRIS-REx. Odhalila totiž, že se na planetce Bennu nachází kousky …

2 komentáře

  1. V tomto videu (https://youtu.be/kjH04-iKy4I?t=68) pani, ci slecna, vravi, ze za nou ma kvantovy komp, co drzi svetovy rekord a dokaze drzat koherenciu (previazanost?) az 1 sekundu.

    Asi necitali, ze horna hranica je radovo v milisekundach. 😀

    Ci mysli nieco ine, ako sa spomina v tomto clanku?

  2. Pavel Houser

    dalo by se to vysvetlit, ze jde o jiny typ kvantoveho pocitace – ale podle vseho ne, take uvadeji qubity na bazi supravodicu. on viz i ten odkaz na zacatku clanku na jiny clanek, tam jsou zase jina cisla…

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close