Kvantové počítače prichádzajú oveľa skôr, ako sme si mysleli. Vedci prišli na geniálny trik

Sľub kvantových počítačov je obrovský – majú potenciál riešiť problémy v medicíne, materiálovej vede či financiách, ktoré sú pre dnešné najvýkonnejšie superpočítače nedosiahnuteľné. Tento obrovský potenciál však dlho brzdila jedna zdanlivo neprekonateľná prekážka: extrémna krehkosť kvantových bitov, známych ako qubity.

Qubity sú neuveriteľne výkonné, ale zároveň mimoriadne náchylné na chyby spôsobené vonkajším rušením, ktorému hovoríme „šum“. Dlhé roky panovalo presvedčenie, že jediná cesta vpred vedie cez výrobu takmer dokonalých, bezchybných kvantových čipov, čo sa ukázalo ako extrémne náročná úloha. Tento hon za dokonalosťou držal kvantovú budúcnosť v nedohľadne.

Prelomový výskum z Kalifornskej univerzity v Riverside však priniesol radikálnu zmenu v myslení. Tím vedcov pod vedením Mohameda A. Shalbyho si položil jednoduchú, no geniálnu otázku: Čo ak prestaneme stavať dokonalé čipy a namiesto toho postavíme inteligentný systém z tých nedokonalých, ktoré už máme?

Namiesto snahy o vytvorenie jediného, obrovského a bezchybného kvantového procesora navrhli modulárny prístup. Ich myšlienka spočíva v prepojení viacerých menších, existujúcich a nedokonalých čipov do jedného veľkého funkčného celku. Sila takéhoto systému potom nespočíva v dokonalosti jednotlivých komponentov, ale v inteligentnej architektúre, ktorá dokáže pracovať s chybami a opravovať ich.

Najväčšou obavou pri tomto prístupe bol šum v spojeniach medzi jednotlivými čipmi, ktorý mohol celý systém znefunkčniť. Vedci preto vykonali tisíce simulácií, aby otestovali rôzne modulárne návrhy. Výsledky boli ohromujúce a prekonali všetky očakávania.

Kľúčovým zistením bolo, že systém dokáže spoľahlivo fungovať, aj keď sú spojenia medzi modulmi až desaťkrát „hlučnejšie“ ako operácie v rámci samotných čipov. Toto je ten geniálny trik, ktorý mení pravidlá hry. Tajomstvo úspechu spočíva v koncepte odolnosti voči chybám a v použití sofistikovanej metódy na ich opravu, známej ako „povrchový kód“.

Tento kód funguje ako neustála kontrola, ktorá v reálnom čase vyhľadáva a opravuje chyby spôsobené nedokonalým hardvérom. Vďaka nemu je celkový systém robustný a spoľahlivý, aj keď je postavený z chybových súčiastok. Tento prístup je oveľa pragmatickejší a presúva ťažisko problému z materiálovej vedy na systémovú architektúru. Aby vedci overili praktickosť svojich zistení, ich výskum neprebiehal vo vákuu.

Pri simuláciách využívali nástroje vyvinuté spoločnosťou Google Quantum AI a svoje modely zakladali na existujúcej kvantovej infraštruktúre od Googlu. To potvrdzuje, že ich objav je relevantný pre reálny svet a stavia na základoch, ktoré už položili lídri v tomto odvetví. Tento prelom zásadne znižuje hardvérové nároky na stavbu rozsiahlych a užitočných kvantových počítačov.

Už nemusíme čakať na zázračný objav v materiálovej vede, ktorý by nám priniesol dokonalé qubity. Cesta k škálovaniu kvantových počítačov pomocou nedokonalej technológie, ktorú máme k dispozícii už dnes, je teraz otvorená. Časová os, kedy budú kvantové počítače schopné riešiť skutočné problémy, sa tak výrazne skrátila. Revolučná budúcnosť, ktorú sľubujú, je zrazu oveľa bližšie, ako sme si kedykoľvek predtým mysleli.

Zdroj: techspot.com.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}