Vědci poprvé kvantově teleportovali logické hradlo

Nový úspěšný experiment kvantových fyziků z Oxfordu otevírá dveře praktickým možnostem kvantové teleportace. Vědcům se totiž poprvé povedlo přenést základ algoritmu.

Kvantoví fyzici z Oxfordské univerzity dosáhli významného pokroku v takzvané kvantové teleportaci. Sestrojili totiž plně škálovatelný kvantový počítač, který je schopný kvantové teleportace. Ten jejich dokáže přenášet „logická hradla“, což jsou zjednodušeně řečeno základy algoritmů.

Logický člen neboli hradlo je základní stavební prvek logických obvodů, který vyčísluje logickou funkci. Typicky má jeden či více vstupů a jediný výstup. Jde o základ algoritmů.

To znamená průlom, protože by to poprvé mohlo umožnit praktické využití této slibné, ale zatím nepraktické technologie. Právě algoritmy totiž znamenají programy či příkazy a vedou ke smysluplné komunikaci. A že je počítač škálovatelný, je zase důležité pro to, aby se jeho schopnosti daly využít nejen v laboratoři, ale také v reálném světě.

Podle britského deníku Independent mají autoři objevu k výsledkům velkou důvěru a tvrdí, že „umožní realizovat technologii nové generace na úrovni, která naruší průmysl“.

Od teorie k praxi

Kvantové počítače experti zkoumají už desítky let, ale výzkum až donedávna nepřinášel zásadní výsledky. Vypadalo to, že ještě dlouho zůstane čistě v oblasti teorie a vědecké fantastiky. Ale v poslední době už se první pokroky objevují.

Výhoda kvantových počítačů spočívá v tom, že nepoužívají klasické jedničky a nuly, ale tyto bity nahrazují takzvanými qubity, které mohou díky paradoxům kvantového světa fungovat jako jednička a nula současně. To nabízí zcela jiné možnosti pro programování, rychlost některých výpočtů a také to otevírá zcela nové oblasti, jež by počítače mohly řešit.

Díky tomu mají kvantové počítače potenciál být o několik řádů výkonnější než dnešní nejmodernější superpočítače, které využívají klasickou výpočetní technologii. Ne pro všechny oblasti, ale například pro šifrování a dešifrování je potenciál podle vědců obrovský.

Jak funguje teleportace

Ve sci-fi filmech se teleportace objevuje často – na obrovské vzdálenosti se v nich přenášejí věci, zvířata a mnohdy i lidé. Kvantová teleportace je ale něco jiného – přenáší se, zatím spíše na kratší vzdálenosti, jen informace. To se podařilo už mnohokrát, ale zatím nikdy se to netýkalo logických hradel. V tomto případě teleportace probíhala počítačovou sítí.

Funguje to díky takzvanému kvantovému provázání, což je specifické spojení mezi dvěma částicemi. Když jsou dvě částice takto provázané, promítne se změna stavu jedné okamžitě i do té druhé. A to i v případě, když jsou od sebe velmi daleko – teoreticky i na opačném konci vesmíru. Tento jev je tak rychlý, že to vypadá, jako by se informace přenesla na dálku, právě proto se procesu říká „teleportace“.

Při kvantové teleportaci se nejprve vytvoří provázání mezi dvěma částicemi. Poté se na jednom místě změří stav první částice a na základě tohoto měření je možné upravit stav té druhé, která je na jiném místě. Takto se „teleportuje“ informace o původním stavu, i když samotná částice se fyzicky nepohne. Proces je každopádně velmi složitý a v současnosti funguje pouze na úrovni částic, ne předmětů.

„Předchozí demonstrace kvantové teleportace se zaměřovaly na přenos kvantových stavů mezi fyzicky oddělenými systémy,“ uvedl pro Independent Dougal Main z katedry fyziky Oxfordské univerzity, který studii vedl. „V naší studii využíváme kvantovou teleportaci k vytváření interakcí mezi těmito vzdálenými systémy. Pečlivým přizpůsobením těchto interakcí můžeme provádět logická kvantová hradla – základní operace kvantových počítačů – mezi qubity umístěnými v oddělených kvantových počítačích. Tento průlom nám umožňuje efektivně propojit různé kvantové procesory do jediného, plně propojeného kvantového počítače,“ vysvětlil výzkumník.

Oxfordští vědci věří, že technika kvantové teleportace by mohla být jednou základem budoucího „kvantového internetu“, který by nabízel ultrabezpečnou síť pro komunikaci, výpočty a snímání. Tato síť by navíc nebyla svázána pravidly fyziky, která „běžnou“ rychlost přenosu limitují.

„Náš experiment dokazuje, že síťově distribuované zpracování kvantové informace je se současnou technologií proveditelné,“ dodal profesor David Lucas, hlavní řešitel výzkumného týmu a vedoucí vědecký pracovník britského centra pro kvantové výpočty a simulace.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Americká vědkyně vytvořila umělé buňky, které se umí samy rozmnožovat

Dělí se, replikují svůj genom, vypadají jako živé. Ale tyto buňky vznikly pod rukama vědců v laboratoři. Od opravdového umělého života je sice dělí ještě propast, ale jsou prvním náznakem toho, jak by v budoucnosti mohl vypadat.
před 2 hhodinami

Obři na jídelníčku. První obyvatelé Ameriky byli specialisté na lov megafauny

Nejstarší původní obyvatelé Ameriky se velmi úzce potravně specializovali.. Kamkoliv na tomto kontinentu vkročili – od Aljašky až po nejjižnější části Latinské Ameriky – tam lovili tu největší možnou kořist. Tedy zvířata, která se dnes označují za megafaunu.
před 4 hhodinami

Tři mohyly, 150 generací pohřbívání. Čeští archeologové popsali unikátní místo

Více než čtyři a půl tisíce let se pravěké civilizace vracely na pohřebiště v polských Muszkowicích. Na dlouholetý význam tohoto posvátného místa přišli společně čeští a polští archeologové. Zatímco většinu podobných mohyl v tuzemsku zničilo intenzivní zemědělství, v Muszkowicích se pohřebiště dochovala včetně nadzemních částí.
před 5 hhodinami

Bakteriofágy pronikají do zlatého stafylokoka jako „vesmírní mariňáci“

Otázku, jak zabít zlatého stafylokoka, tedy nebezpečnou bakterii, která v Česku připraví o život až stovky lidí ročně, pomáhá zodpovědět nový výzkum vědců z CEITEC Masarykovy univerzity. Ti odhalili, jak bakteriofágy – viry napadající bakterie – překonávají mimořádně silnou buněčnou stěnu bakterií, mezi které patří právě i zlatý stafylokok.
před 7 hhodinami

V tropickém Pacifiku nastaly podmínky jevu El Niňo, uvedli výzkumníci

V tropickém Paficiku nastaly podmínky klimatického jevu El Niňo, uvedla novozélandská výzkumná organizace Earth Sciences (ESNZ). Varovala také, že dopady na počasí na Novém Zélandu se v nadcházejících měsících pravděpodobně zintenzivní, připojila agentura Reuters. ESNZ se oznámením výskytu El Niňa v sezonní klimatické předpovědi připojila ke svým protějškům v Austrálii, Japonsku a USA, napsal web RNZ.
03:25Aktualizovánopřed 10 hhodinami

Nebyl to vrah, ale prvok. Vědci vysvětlili záhadnou renesanční smrt

Dva z nejmocnějších mužů renesanční Itálie zemřeli ze stejného důvodu. Prokázala to studie, jejíž autoři zkoumali ostatky synů Cosima di Medici. U jednoho z nich se spekulovalo o vraždě arzénem, ale vědci teď dokázali, že to byla malárie.
včera v 16:31

První důkaz o obřích dinosaurech v Antarktidě ležel roky v šuplíku

V Antarktidě žili v pravěku dinosauři – to je obecně známé tvrzení, za kterým se ale skrývá spousta problémů. Vědci o tom totiž vědí nečekaně krátkou dobu a důkazů je mnohem méně, než se tuší. Paleontologové teď popsali, jak náhodný byl objev prvního obřího antarktického dinosaura.
včera v 14:45

Meteorologové překopali systém výstrah

Od středy 1. července 2026 přechází Český hydrometeorologický ústav na nový výstražný systém. Ten dosavadní byl založený na klimatologických měřítcích, ten nový se ale soustředí už hlavně na dopady těchto nebezpečných meteorologických a hydrologických jevů. Změn je ale víc.
včera v 13:18

Evropský pohled