Kvantový počítač vyřešil úlohu 13tisíckrát rychleji než obyčejný superpočítač

Nad řešením úlohy o propojených kvantových částicích by strávil ten nejrychlejší počítač světa několik roků plného výkonu. Americký kvantový počítač to dokázal zvládnout nesrovnatelně rychleji. Podle vědců to otevírá cestu takzvané kvantové nadřazenosti.

O kvantových počítačích kolují celé legendy, které naznačují, jak zásadní změny by mohly přinést, čeho všeho by mohly být schopné. Současně se ale, s tím, jak skromné jsou zatím jejich reálné výsledky, objevují i opačná, velmi skeptická tvrzení expertů, kteří se obávají, že je tento obor značně přeceňovaný a že ve skutečnosti žádnou revoluci přinést nemusí.

Nový výzkum expertů ze společnosti Google Quantum AI teď ale přišel s příkladem, který takzvanou kvantovou nadřazenost – tedy schopnost kvantových počítačů řešit reálné problémy nesrovnatelně rychleji než normální počítače – přináší do praxe. Přinejmenším v jednom oboru.

Kvantový procesor Willow totiž dokázal spustit algoritmus pro kvantový počítač, který vyřešil složitý fyzikální problém tisíckrát rychleji než ty nejvýkonnější klasické superpočítače na světě. Ještě je třeba tyto výsledky potvrdit opakovanými pokusy, ale pokud se tato informace potvrdí, bude to jedna z prvních ukázek praktické kvantové výhody, kdy kvantový počítač vyřeší reálný problém rychleji a přesněji než klasický počítač.

Kvantový počítač funguje jinak než běžný počítač, který používá bity – ty mohou mít hodnotu 0 nebo 1. Kvantový počítač místo toho používá qubity (kvantové bity). Ty se mohou nacházet ve stavu 0, 1 nebo v obou najednou díky jevu známému jako superpozice. To znamená, že kvantový počítač může provádět mnoho výpočtů najednou, zatímco klasický počítač je dělá postupně.

Dalším důležitým jevem je propletení (entanglement) – když jsou dva qubity propletené, změna stavu jednoho okamžitě ovlivní druhý, i když jsou daleko od sebe. Díky tomu mohou kvantové počítače řešit některé typy úloh (například šifrování, optimalizace nebo simulace molekul) mnohem rychleji než běžné počítače. Jsou ale velmi citlivé na rušení a chyby, takže je zatím těžké je postavit a ještě složitější je udržet je stabilní.

Informace je ale věrohodná, článek, který experiment popisuje, vyšel v odborném časopise Nature. Algoritmus nazvaný Quantum Echoes měřil složité chování částic ve vysoce propletených kvantových systémech. Jedná se o systémy, ve kterých je více částic propojeno tak, že sdílejí stejný osud, i když jsou od sebe fyzicky odděleny.

Jde o jeden z nejslavnějších případů fascinujícího světa kvantové fyziky: teoreticky od sebe mohou být takové částice neomezeně daleko, ale přesto se chovají stále stejně, jako by byly propojené. Propojení více takových částic ale vede ke vzniku tak extrémně složitého systému, že se prakticky nedá modelovat ani na těch nejvýkonnějších superpočítačích.

Nutno dodat: na klasických superpočítačích. Na kvantovém počítači, který funguje a „počítá“ úplně jinak a vlastně nesrovnatelně, se totiž kvantové algoritmy právě na tyto, jinak neřešitelné problémy mohou zaměřit mnohem účinněji.

Kvantové triky

Algoritmus využívá chytrý „trik s obrácením času“. Kvantový počítač spustí systém vpřed, lehce ho popostrčí a poté proces přesně obrátí. Vytváří tak něco, čemu vědci říkají „kvantová ozvěna“, která z chaosu systému dokáže získat užitečné informace. Pro tento úkol, jehož cílem bylo studovat, jak rychle se informace šíří v komplexním kvantovém stavu, provedl kvantový čip výpočet 13tisíckrát rychleji než nejrychlejší superpočítač na světě.

Není to poprvé, co tým Google předvedl podobný kvantový úspěch. V roce 2019 vyhlásili „kvantovou nadvládu“ poté, co jejich čip Sycamore vyřešil vysoce technický problém mnohem rychleji než superpočítač. Rozdíl ale spočívá v tom, že zatímco předchozí experiment se zaměřil na řešení nejasného problému (který byl nakonec vyřešen klasickými algoritmy běžícími na superpočítačích), tento nový výsledek řeší reálný fyzikální problém.

V konečném důsledku tento výzkum znamená, že věda se blíží dni, kdy se kvantové počítače začnou běžně používat k řešení složitých problémů, které jsou v současné době mimo dosah superpočítačů. Může se jednat například o objevování nových materiálů, navrhování lepších léků a vytváření přesnějších klimatických modelů.

Tím zřejmě nejdůležitějším je ale takzvané kvantové šifrování: kvantové algoritmy běžící na kvantových počítačích by totiž mohly snadno rozbít jakékoliv dnes používané šifry, které se využívají při běžné komunikaci po internetu – zabezpečit to, aby byl internet bezpečný, by dokázalo jen kvantové šifrování, které by bylo nerozluštitelné i těmito programy. Přípravě na tuto situaci se věnují vlády po celém světě, odhaduje se, že by mohla nastat za pět až deset let.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Zákaz mobilů ve školách dle výzkumu přímo nezlepšuje známky ani duševní pohodu

Zákaz mobilních telefonů ve školách nevede přímočaře ke zlepšení studijních výsledků. Žáci sice nejsou tak rozptylováni, ale na druhou stranu roste neklid a nekázeň ve třídách. Vyplývá to z dat z 21 zemí včetně Česka, která analyzovali vědci výzkumného týmu IRTIS Fakulty sociálních studií Masarykovy univerzity v Brně. Podle tohoto výzkumu plošné zákazy nefungují a nejsou tedy ani univerzálním řešením. Vhodnější je přizpůsobit pravidla místním podmínkám.
před 2 hhodinami

Při extrémních vedrech vznikají nad městy nanočástice schopné proniknout do plic

Světová velkoměsta se vlivem oteplování planety i toho, jak zastavěná jsou, stávají stále rozpálenějšími kotli. Má to v mnoha ohledech negativní dopady na lidské zdraví. Teď vědci popsali další možný: vznik atmosférických aerosolů složených z nanočástic, které mohou proniknout do plic. To se donedávna pokládalo za nepravděpodobné.
před 2 hhodinami

VideoAI dokáže žákům vygenerovat cvičení na míru, pomáhá i učitelům

Umělá inteligence pomáhá nejen studentům, ale i učitelům. Přípravy si s její pomocí dělá asi polovina z nich. Na její využití na školách se zaměřil nový výzkum odborníků z ČVUT. „Určitě to může výuku jednou za čas ozvláštnit. Největší sílu těchto nástrojů vidím v tom, že s nimi pak mohou žáci pracovat sami,“ přiblížila učitelka angličtiny Jitka Pokorná ze ZŠ Mohylová. Starším studentům může umělá inteligence přiblížit výuku prostřednictvím jejich oblíbeného seriálu. Dokáže například vygenerovat cvičení se známými postavami. „Je to o lidech, které znají, materiál je autentický a motivace je výrazně vyšší, než když mechanicky vyplňují cvičení v učebnici,“ sdělila Petra Juna Jennings z ČVUT.
před 6 hhodinami

Bydlení s novým partnerem přináší po padesátce víc štěstí než svatba, ukázal výzkum

Rozsáhlá studie se pokoušela popsat, jak se nové vztahy promítají do duševní pohody stárnoucích lidí. Výsledky ukázaly, že uzavření sňatku přináší seniorům méně štěstí než společné bydlení s novým partnerem.
včera v 10:01

Vědci objevili pět tisíc let zamrzlou bakterii. Odolá desítce moderních antibiotik

Objev bakterie odolné proti celé řadě moderních antibiotik v uzavřeném rumunském ekosystému zamrzlé jeskyně podle vědců vyvolává obavy, aby se tyto vlastnosti nepřenesly na jiné mikroorganismy. Současně ale nabízí naději pro nové léky.
21. 2. 2026

Téměř to skončilo tragédií jako Challenger. NASA popsala problémy Starlineru

Americká vesmírná agentura NASA zkritizovala problémy mise kosmické lodi Starliner, kvůli nimž musela její posádka zůstat na Mezinárodní vesmírné stanici místo plánovaných osmi dní celé tři měsíce.
20. 2. 2026

Výzkum brněnské vědkyně ukazuje, jak zásadní je mezinárodní spolupráce

Tak náročný výzkum, jako je hledání léků proti rakovině, se nedá nikde dělat izolovaně, už jen kvůli tomu, jak drahý je. Proto se stále více vědců spojuje v mezinárodních organizacích. Jednou z nich je platforma canSERV, podporovaná EU, která propojuje vědce s výzkumnými službami a infrastrukturami a která má urychlit objevy a zlepšit péči o pacienty. Podílí se na ní i brněnská vědkyně Pavla Bouchalová.
20. 2. 2026

Mráz ze Sibiře před sedmdesáti lety sevřel Evropu

Únor před sedmdesáti lety přinesl výjimečně chladné teploty. Tehdy sevřel sibiřský mráz většinu Evropy, včetně tuzemska. Chlad, který přišel z ruské části Arktidy, způsobil kontinentu spoustu problémů.
20. 2. 2026
Načítání...