Kvantový skok: Vědci snížili potřebu qubitů pro funkční počítač z tisíců na pouhých pět

Vědci z Kalifornského technologického institutu (Caltech) a startupu Oratomic vyvinuli metodu, která výrazně snižuje počet qubitů potřebných pro kvantové počítače odolné vůči chybám. Tento průlom by mohl urychlit příchod prakticky využitelných kvantových strojů.

Vědci z Kalifornského technologického institutu (Caltech) a startupu Oratomic vyvinuli metodu, která výrazně snižuje počet qubitů potřebných pro kvantové počítače odolné vůči chybám. Tento průlom by mohl urychlit příchod prakticky využitelných kvantových strojů. Tým uvádí, že plně funkční kvantový počítač by mohl operovat s pouhými 10 000 až 20 000 qubity, což je výrazně méně než miliony, které byly dříve považovány za nezbytné.

Pokrok spočívá v nové architektuře kvantové korekce chyb, která snižuje počet redundantních qubitů potřebných k opravě chyb. To je jedna z největších výzev při budování spolehlivých kvantových systémů. Kvantové počítače se spoléhají na qubity, které jsou vysoce citlivé a náchylné k chybám. Stávající metody často vyžadují přibližně 1 000 fyzických qubitů k vytvoření jediného logického qubitu, což ztěžuje budování rozsáhlých systémů. Vědci tento problém řešili pomocí systémů s neutrálními atomy, kde atomy fungují jako qubity a jsou uspořádány pomocí laserových paprsků známých jako optické pinzety. Na rozdíl od jiných platforem lze tyto atomy přesouvat a propojovat na velké vzdálenosti. Tato flexibilita umožňuje vysoce účinné kódy pro korekci chyb, kde každý fyzický qubit může podporovat více logických qubitů. Díky tomu by bylo možné sestavit jediný logický qubit s pouhými pěti fyzickými qubity.

Tento přístup staví na rychlém pokroku v systémech s neutrálními atomy, včetně polí s více než 6 000 qubity, které již byly demonstrovány v laboratořích. Architektura také využívá toho, jak se systémy s neutrálními atomy liší od jiných kvantových platforem. V konvenčních přístupech, jako jsou povrchové kódy, jsou qubity obvykle omezeny na interakci s nejbližšími sousedy, což omezuje efektivitu zpracování informací. Naopak pole neutrálních atomů umožňují propojení qubitů na dlouhé vzdálenosti, což umožňuje takzvané vysoce účinné kódy. To znamená, že jediný fyzický qubit může přispívat k více logickým qubitům, což výrazně zlepšuje celkovou efektivitu a snižuje nároky na hardware.

Tyto objevy by mohly mít zásadní dopad na digitální bezpečnost. Efektivnější kvantové počítače by byly schopny prolomit široce používané šifrovací metody, jako jsou RSA a kryptografie eliptických křivek, mnohem dříve, než se očekávalo. Tyto systémy by mohly spustit Shorův algoritmus, který dokáže rozkládat velká čísla exponenciálně rychleji než klasické počítače. Ačkoli jsou výsledky zatím teoretické, vědci naznačují, že pokrok v systémech s neutrálními atomy naznačuje, že praktické kvantové počítače mohou přijít dříve, než se předpokládalo.