Kvantové počítače o krok blíže realitě: Čína vyvinula superrychlou paměť QRAM pro klasická data

Vědci z čínské univerzity Zhejiang dosáhli významného pokroku v oblasti kvantových počítačů. Vyvinuli totiž první superrychlou kvantovou paměť s náhodným přístupem (QRAM), která řeší jednu z hlavních překážek pro praktické nasazení kvantových počítačů v reálném světě.

Vědci z čínské univerzity Zhejiang dosáhli významného pokroku v oblasti kvantových počítačů. Vyvinuli totiž první superrychlou kvantovou paměť s náhodným přístupem (QRAM), která řeší jednu z hlavních překážek pro praktické nasazení kvantových počítačů v reálném světě. Tento čip umožní kvantovým systémům pracovat s daty uloženými v klasických binárních formátech a pomůže řešit složité globální problémy.

Kvantové počítače jsou považovány za další generaci výpočetní techniky, která využívá kvantové stavy hmoty k provádění složitých výpočtů bleskovou rychlostí. Namísto ukládání informací jako 0 nebo 1, jako je tomu u binárních bitů, používají kvantové bity neboli qubity, které mohou ukládat hodnoty 0 i 1, stejně jako hodnoty mezi nimi. To jim umožňuje zpracovávat informace exponenciálně rychleji než klasické počítače. I ty nejrychlejší superpočítače současnosti výrazně zaostávají za výpočetní silou kvantového počítače s několika stovkami qubitů. Hlavní překážkou pro jejich reálné nasazení však zůstává propojení s existujícími daty.

Ačkoli univerzity a velké technologické firmy úspěšně demonstrují kvantové výpočty, tyto experimenty se obvykle provádějí v izolovaných prostředích. Data jsou připravována pro nahrání na qubity a po dokončení výpočtů jsou čtena zařízeními optimalizovanými pro tuto roli. Nicméně veškerá data, která jsme nashromáždili za poslední desetiletí, jsou uložena v binární podobě. Kvantové počítače proto potřebují rozhraní, které dokáže připravit klasická binární data do kvantově kompatibilního formátu, jenž lze nahrát na qubity. Zatímco samotný výpočet je extrémně rychlý, konverze klasických dat do kvantově připraveného formátu představuje zásadní úzké hrdlo. A právě tuto roli plní QRAM.

QRAM byla teoreticky diskutována při mnoha příležitostech, ale praktické demonstrace byly omezené. Výzkumný tým z univerzity Zhejiang nyní vyvinul první superrychlou QRAM, která tuto datovou konverzi usnadňuje. Ve své publikované práci vědci potvrdili, že architekturu QRAM implementovali do supravodivého kvantového procesoru. QRAM je navržena tak, aby procesorům umožnila přístup a načítání dat v superpozici. Úspěšně spustili prototyp, ve kterém QRAM sdílela 4bitová a 8bitová data se supravodivým kvantovým čipem. To ukazuje, že QRAM dokáže zpracovávat více datových vstupů současně, čímž řeší zásadní problém při nasazování kvantových počítačů v reálném světě.

Možnosti využití jsou široké. Například při objevování nových léků by QRAM pomohla extrahovat topologické vlastnosti molekul z chemických databází a poskytla by miliony záznamů ve stavech superpozice pro zpracování kvantovým počítačem. Jelikož simulace zvažuje všechny možné kombinace molekul a poté vypočítává řešení, je velmi pravděpodobné, že dospěje ke správnému výsledku, a to mnohem rychleji než dnešní superpočítače. Podobné aplikace jsou možné i v oblasti umělé inteligence, kde QRAM pomůže řešit výzvy velkých dat v oblasti zpracování přirozeného jazyka a identifikace obrazu. S nasazením první superrychlé QRAM je jen otázkou času, kdy kvantové počítače začnou efektivně využívat klasická data.