Kvantové počítače budí nadšení, ale i obavy. Do jejich vývoje jsou vkládány obrovské částky protože slibují obrovskou rychlost zpracování komplexních úloh. Jeden z velkých problémů, který brání rozvoji kvantových počítačů, je velká náchylnost k chybám. Kvůli takovým chybám se pak víc fyzických qubitů spojuje do logických qubitů, a používají se techniky korekce chyb, aby bylo možné získat menší počet spolehlivých a užitečných qubitů.
Je pro připomenutí, zatímco tradiční výpočetní technika se spoléhá na bity, tedy na jedničky a nuly, kvantová výpočetní technika používá kvantové bity – qubity, které mohou být zároveň jednička i nula, říká se tomu superpozice. Díky kvantovému provázání těchto qubitů může růst rychlost výpočtů exponenciálně. Každý přidaný qubit zvýší výpočetní výkon dvakrát.
Zmíněné problémy vznikají mimo jiné interakcí qubitů s okolním prostředím a jím prolétávajícími částicemi, což se dá částečně omezit chlazením na velmi nízké teploty, ale to nestačí. Čím víc qubitů pak kvantové čipy mají, tím víc se takové chyby projevují.
I zde nastal pokrok, když loni Google oznámil, že se mu podařilo propojit qubity jeho čipu Willow tak, aby s jejich rostoucím počtem chybovost klesala. Společnost tvrdí, že dokáže chyby opravovat v reálném čase, což je podle ní klíčový krok k praktickému využití kvantových počítačů.
Topologický qubit
Microsoft nyní uvádí, že přišel s řešením, které by mělo přinést mnohem větší odolnost qubitů a tím pádem i menší chybovost. Teplotám blízkým nule se sice v tomto případě také nevyhneme, ale výsledky by měly být výrazně lepší.
Google představil kvantový procesor, který ukazuje klasickým PC záda |
Firma k vývoji využila materiál, který umožňuje vytvořit topologickou supravodivost a dosahuje nového skupenství, které označuje za topologické. Tento materiál pak slouží k tvorbě qubitů, které v topologickém jádru lépe odolávají chybám. Microsoft uvádí, že tento koncept vyvíjel téměř dvě dekády.
Výše zmíněný materiál vychází z kvazičástic označovaných jako Majoranovy fermiony, které se nacházejí ve stavu, kdy částice jsou zároveň svou antičásticí, což bylo dlouho jen teorií. Samotné qubity pak závisí na využití Majoranových nulových módů (MZMs).
„Klíčovou výhodou topologického přístupu je, že informace je uložena nelokálně, takže by mělo být mnohem obtížnější, aby šum narušil stav. Jinak řečeno, určitá ochrana proti chybám je zabudována už do samotné hardwarové architektury, což usnadňuje vytváření kódů pro opravu chyb,“ popisuje výhody nového přístupu server Quantum Computing Report.
Microsoft uvádí, že díky topologickým qubitům bude schopen škálovat kvantové systémy až na 1 milion qubitů na jediném čipu. Zatím je to sice jen teorie a první vývojová fáze, ale mohla by to být slibná cesta. Podle vyjádření odborníků z Microsoftu by její následování mohlo vést k tomu, že kvantové počítače budou schopné řešit smysluplné problémy v průmyslovém měřítku v řádu let, nikoli desetiletí.
Nyní firma představila čip, na který zatím umístila osm topologických qubitů, ale má jich být schopen pojmout až jeden milion.
