První funkční mechanický qubit. Kredit: Uwe Von Luepke/ETH Zürich.

Mnozí věří, že kvantové počítače vyřeší řadu záludných problémů, které jsou v dnešní době mimo dosah klasických počítačů. Odborníci už v tom směru udělali slušný pokrok, ale stále zbývá překonat nejedno úskalí. Jedním z obzvláště bolavých je problém virtuálních qubitů. Mají elektromagnetickou povahu a generují chyby, které musejí být opravovány.

Yang Yu. Kredit: Y. Yu.

Klasická elektronika pracuje s nulami a jedničkami. Oproti tomu qubity uchovávají data ve stavu superpozice nuly a jedničky. Tým fyziků ETH Zürich nabízí jako možné řešení křehkosti virtuálních qubitů první funkční mechanický qubit. Yang Yu a jeho kolegové vymysleli design mechanického qubitu, postavili ho a také důkladně otestovali.

Logo. Kredit: ETH Zürich.

Mechanický qubit z ETH Zürich je jako nepatrný buben s vibrující membránou. Informaci uchovává v podobě klidné membrány, vibrující membrány anebo v superpozici mezi těmito stavy.

Skutečným problémem virtuálních qubitů je jejich jepičí životnost. Zjeví se v existenci a v mžiku zase zmizí. Badatelé se proto uchýlili k něčemu podstatně trvalejšímu. Je to piezoelektrický disk připojený k safírovému podkladu, z něhož Yu a spol. udělali mechanický rezonátor. K němu připojili qubit ze supravodivého materiálu, který je připevněný k vlastnímu safírovému podkladu. Museli k tomuto účelu vyvinout nový výrobní postup, ale všechno nakonec klaplo.

Výsledkem jejich úsilí je qubit s koherenčními časy odvozenými z typu použitého supravodivého materiálu. Tyto časy jsou přitom v průměru lepší, tedy delší, než u hybridních nebo virtuálních qubitů, používaných v jiných systémech. Yu s kolegy v tom hodlají pokračovat. Chtějí především vylepšovat koherenční časy mechanického qubitu s využitím různých materiálů. Rovněž chtějí testovat mechanický qubit v konfiguraci pro kvantový počítač.

Video: What is a Qubit? - A Beginner's Guide to Quantum Computing

Literatura

Phys.org 15. 11. 2024.

Science 386: 783–788.