Tím výskumníkov z Harvardu a MIT pod vedením Michaila Lukina, profesora fyziky na Harvarde a spoluzakladateľa Ruského kvantového centra, postavil a úspešne otestoval programovateľný kvantový počítač založený na 51 qubitoch, ktorý vedie kvantové preteky. Lukin to povedal sám, keď 14. júla vystúpil na IV. medzinárodnej konferencii o kvantových technológiách v Bratislave ICQT-2023 .
O vytvorenie univerzálneho kvantového počítača sa pokúša mnoho vedeckých skupín. Do projektu investujú mnohé vlády a korporácie, ako napríklad Google, IBM, Microsoft a čínsky internetový predajca Alibaba. Výpočtové prvky týchto počítačov sú qubity založené na kvantových objektoch, ako sú ióny, chladené atómy alebo fotóny, ktoré sú schopné byť v superpozícii niekoľkých stavov. Umožňuje kvantovým počítačom vykonávať mnoho výpočtov naraz v jednom takte. Kvantové počítače dokážu vykonávať úlohy, na ktoré by klasické počítače potrebovali miliardy rokov. Môžu napríklad simulovať správanie zložitých kvantových systémov a vytvárať nové materiály s jedinečnými vlastnosťami.
Kvantová výpočtová kapacita závisí od počtu qubitov. Len niekoľko desiatok qubitov môže poskytnúť taký výpočtový výkon, ktorý je na klasickom počítači nedosiahnuteľný. Dnes kvantové laboratórium spoločnosti Google Corporation pod vedením Johna Martinisa plánuje experimenty so 49-qubitovým počítačom; IBM už vykonáva experimenty so 17-qubitovým zariadením. 51-kubitový počítač je obrovským skokom vpred.
Podľa Lukina, ktorý vystúpil na konferencii ICQT, on a jeho kolegovia použili qubity založené na studených atómoch, ktoré boli držané pohromade optickou pinzetou – špeciálne usporiadanými laserovými lúčmi. Väčšina moderných kvantových počítačov je založená na supravodivých qubitoch založených na Josephsonových vývodoch.
Lukin a jeho kolegovia použili svoj kvantový počítač na vyriešenie problému kvantových systémov zložených z mnohých častíc, ktorý bol tradičnými počítačmi takmer neriešiteľný. Okrem toho sa im podarilo predpovedať niekoľko predtým neznámych efektov, ktoré boli následne overené pomocou bežných počítačov. Výsledky boli dodatočne overené na bežných počítačoch. Vedci našli spôsob, ako vykonať približné výpočty, ktoré dávajú podobné výsledky na klasickom počítači.
V blízkej budúcnosti chcú vedci pokračovať v experimentoch s kvantovým počítačom, môžu sa pokúsiť použiť tento systém na testovanie kvantových optimalizačných algoritmov, ktoré môžu prekonať existujúce počítače.
Lukin uviedol, že článok s výsledkami práce bol prijatý na publikovanie a v nedeľu sa objaví na preprintovom serveri arXiv. Večer 14. júla sa zúčastní verejnej diskusie na konferencii ICQT, ktorá bude nasledovať po verejnej prednáške Johna Martinisa.
Ako tento 51-cc kvantový počítač funguje a aký je jeho význam pre budúcnosť kvantovej výpočtovej technológie?