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

Viry jako zbraň proti nemocem rajčat. Čeští vědci chtějí nasadit bakteriofágy

Vědci z Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR (ÚEB AV ČR) testují ochranu rajčat prostřednictvím takzvaných bakteriofágů, tedy virů, které jsou schopny ničit bakterie. Jejich cílem je najít šetrnější způsob ochrany před bakteriální tečkovitostí – chorobou, která výrazně ohrožuje výnosnost plodů. Podařilo se jim vyvinout funkční prototyp, který se nyní testuje v kontrolovaném prostředí.
před 4 hhodinami

El Niňo je tady. Meteorologové předpovídají, co přinese

Američtí meteorologové oficiálně potvrdili výskyt meteorologického jevu El Niňo, který přispívá k nárůstu teplot po celém světě a je spojen se suchem i povodněmi. Americký Národní úřad pro oceán a atmosféru (NOAA) uvedl, že podmínky pro El Niňo se vyvinuly v posledním měsíci, o čemž svědčí nadprůměrné teploty mořské hladiny ve středním a východním Pacifiku v oblasti rovníku.
před 5 hhodinami

Vědci našli velrybí pohřebiště. Obsahuje stovky těl starých i miliony let

Na dně Indického oceánu vědci objevili rozsáhlé pohřebiště velryb, které se táhne v délce asi 1200 kilometrů a ukrývá pozůstatky staré až 5,3 milionu let. Nález dle odborníků patří k nejvýznamnějším objevům svého druhu a může přinést nové informace o pravěké historii kytovců i o životě v jedné z nejméně prozkoumaných částí oceánu.
před 7 hhodinami

V USA začal první test genetického léku proti stárnutí. Má omladit lidské oko

Být stále mlád je snem řady lidí od nepaměti. Teď mají vědci poprvé v rukou technologie, které by to teoreticky mohly umožnit. Na začátku června dostal první lidský pacient genetický lék, který má omladit jeho oko.
před 8 hhodinami

Šimpanzi vnímají nespravedlnost. Silněji, když jsou u toho ostatní z tlupy

Vnímání spravedlnosti a nespravedlnosti je u šimpanzů podle nového výzkumu velmi silné. Prohlubuje ho nejen rozdíl v tom, jak nespravedlivému jednání jsou vystaveni, ale také to, jaké v tu chvíli mají publikum.
před 23 hhodinami

Google zodpovídá za obsah a pravdivost svých AI shrnutí, rozhodl německý soud

Soud v Bavorsku rozhodl, že Google je přímo zodpovědný za obsah a pravdivost souhrnů ve výsledcích vyhledávání, které společnost sestavuje pomocí umělé inteligence (AI) a předkládá uživatelům. Současně přikázal nejpoužívanějšímu vyhledávači světa, aby skrze tato AI shrnutí přestal poškozovat pověst dvou společností. Byly to právě ony, kdo se na soud obrátil.
včera v 12:09

Ve zmrzlých výkalech pravěkých syslů se v Kanadě našla mamutí DNA

Vědci objevili obrovský „poklad“ v podobě starověké DNA zvířat – včetně dnes již vyhynulých mamutů. Nalezli ho v exkrementech syslů, které se uchovaly v kanadském permafrostu, plyne z nové studie, píše agentura AFP.
včera v 11:30

„Bojím se, že vše, co umím, přes noc zastará.“ Strach z AI je reálný, tvrdí studie

Menší americký výzkum popsal sedm nejčastějších pocitů, které lidé mají, když je o práci připraví umělá inteligence (AI). Ukázalo se, že dojmy celé řady těchto osob jsou velmi negativní a spojují obavy, vztek a rezignaci.
včera v 10:03
Načítání...