Kvantinių technologijų pritaikymas labai masina ir jau demonstruoja reikšmingą įtaką – ypatingai jutiklių ir metrologijos srityse. O galimybė kurti kvantiniais bitais kitaip – kubitais – paremtus ypatingai galingus kvantinius kompiuterius, sulaukia investicijų iš didžiausių pasaulio kompanijų.

Tačiau patikimų kvantinių technologijų kūrimui kelią vis užkerta aplinkos trikdžių sukeliamas kvantinių sistemų nestabilumas, dekoherencija, kuri praktiškai sunaikina naudingas kvantines savybes.

Stengdamiesi išspręsti šią kebeknę, fizikai, panaudodami „didžiųjų duomenų“ techniką, prognozavo, kaip kvantinės sistemos kis ir užkirto kelią sistemos suirimui.

Tyrimas publikuotas Nature Communications.

„Panašiai kaip mobiliojo telefono komponentai anksčiau ar vėliau sugenda, tas pats nutinka ir kvantinėms sistemoms,“ sakė straipsnio vyr. autorius, profesorius Michael J. Biercuk.

„Bet kvantinių technologijų sistemų gyvavimo laikas paprastai matuojamas sekundžių dalimis, o ne metais.“

Profesorius Biercukas iš Sidnio universiteto Fizikos mokyklos ir Australijos mokslo tarybos Dirbtinių kvantinių sistemų centro vyr. tyrėjas, sakė, kad jo grupė pademonstravo, kad dekoherencijos įmanoma išvengti iš anksto. Svarbiausia buvo sukurti sistemos dezintegracijos numatymo techniką.

Profesorius Biercukas išdėstė kvantų pasaulio įvykių prognozavimo sunkumus: „Žmonės nuolat naudoja prevencinę techniką kasdieniame gyvenime; pavyzdžiui, žaisdami tenisą, numatome, kur kamuoliukas nukris, remdamiesi skriejančio kamuoliuko stebėjimu,“ sakė jis.

„Galime tai atlikti, kadangi kamuoliuko judėjimą valdančios taisyklės, tarkime, gravitacija, yra pastovios ir žinomos. O jeigu kamuoliukui lekiant, taisyklės kinta atsitiktine tvarka? Tada praktiškai neįmanoma nuspėti kamuoliuko būsimo elgesio.

„Tačiau būtent su tokia situacija ir tenka tvarkytis, nes kvantinių sistemų dezintegracija yra atsitiktinė. Negana to, kvantų pasaulyje stebėjimas kvantiškumą panaikina, tad mūsų komandai reikėjo nuspėti, kaip ir kada sistema suirs.

„Vaizdžiai šnekant, turėjome atmušti nuolat atsitiktine tvarka skriejimą keičiantį kamuoliuką užrištomis akimis.“

Siekdama išlaikyti kvantines sistemas – iš laikomų atomų sukurtų kubitų – komanda žvilgsnį nukreipė mašininį mokymąsi.

Iš pirmo žvilgsnio atrodančiame atsitiktiniame elgesyje pakako informacijos, kad kompiuterio programa galėtų nuspėti, kaip sistema pasikeis ateityje. Taip ji galėjo numatyti ateitį be tiesioginio stebėjimo, kuris sunaikintų sistemos naudingas savybes.

Prognozės buvo stulbinančiai tikslios, tad komanda numatomus pokyčius galėjo kompensuoti.

Atlikdama tai „tiesioginiame eteryje“, komanda galėjo užbėgti sistemos suirimui už akių ir tokiu būdu pratęsti naudingą kubitų gyvavimo laiką.

„Žinome, kad tikrų kvantinių technologijų kūrimui dar reikės gerokai patobulinti kubitų kontroliavimą ir stabilizavimą – kad jie galėtų būti naudingi,“ sakė profesorius Biercukas.

Mūsų technika tinka bet kokiam kubitui, sukurtam bet kokia technologija, įskaitant ir specialius superlaidžius grandynus, kuriuos naudoja didžiosios korporacijos.

„Džiaugiamės vystydami naujas gebėjimus, kvantines sistemas iš naujų žaisliukų verčiančių naudinga technologija. Kvantinė ateitis atrodo vis geriau,“ sakė prof. Biercukas.

phys.org

Visą straipsnį skaitykite čia

Naujojo Pietų Velso universiteto (UNSW) mokslininkų sukurtas kubitas vadinamas „aprengtu“ kvantiniu bitu, nes komanda jungė vieną atomą ir elektromagnetinį lauką.
Taip jie sugebėjo išlaikyti kvantinių bitų superpoziciją – egzistavimą dviejose būsenose tuo pat metu – 10 kartų ilgiau, nei anksčiau ir šis papildomas laikas kvantinius skaičiavimus gali padaryti daug stabilesniais.
„Sukūrėme naują kvantinį bitą, kur vieno elektrono sukinys sujungtas su stipriu elektromagnetiniu lauku,“ sako tyrėjas Arne Lauchtas. „Šis kvantinis bitas yra plačiau panaudojamas ir ilgiau gyvuojantis, nei vien elektronas, ir taip galima sukurti patikimesnius kvantiniu kompiuterius.“

Įprasti kompiuteriai informaciją saugo dvejetainiais bitais, galinčiais įgyti 1 ir 0 reikšmes. Kvantiniai kompiuteriai naudoja kvantinius bitus – kubitus, – galinčius įgyti 1, 0 ar abiejų šių reikšmių superpoziciją tuo pat metu. Nors dažnai teigiama, kad kvantiniai kompiuteriai nepalyginamai galingesni už dabar naudojamus kompiuterius – jų skaičiavimo sparta šimtus milijonų kartų didesnė – vienas barjerų, neleidžiančių šio potencialo išnaudoti, yra pati superpozicija.

Šis kvantinis bitas yra plačiau panaudojamas ir ilgiau gyvuojantis, nei vien elektronas, ir taip galima sukurti patikimesnius kvantiniu kompiuterius

Būtent dėl superpozicijos kvantiniai kompiuteriai yra tokie patrauklūs, nes gebėjimas informacijai užimti dvi būsenas tuo pačiu metu atveria technologijai praktiškai neįsivaizduojamus skaičiavimo pajėgumus. Bet ši kvantinių kompiuterių stiprybė yra ir jų Achilo kulnas, nes superpozicija yra labai trapi ir trumpai gyvuojanti, tad mokslininkams labai sunku realizuoti pribloškiamą kvantinių kompiuterių potencialą.

„Didžiausia kvantinių objektų panaudojimo skaičiavimams kliūtis – išsaugoti trapią jų superpoziciją pakankamai ilgai, kad būtų galima atlikti naudingus skaičiavimus,“ paaiškino vienas iš komandos narių, Andrea Morello.

Bet paveikę vieną silicio atomą labai stipriu, nuolat osciliuojančiu mikrobangų ruožo elektromagnetiniu lauku, tyrėjai sugebėjo išsaugoti jo superpoziciją 10 kartų ilgiau, nei įprastą kubitą.

Ilgesnis aprengtojo kubito gyvavimo laikas žmogaus požiūriu vis vien nykstamai trumpas – vos 2,4 milisekundės – bet tiek pakaktų atlikti daug daugiau operacijų kvantiniu kompiuteriu.

Elektromagnetinis laukas ne tik pratęsia superpoziciją, bet ir suteikia mokslininkams daugiau manipuliavimo kubitu galimybių.

„Šis naujasis „aprengtas kubitas“ gali būti kontroliuojamas įvairiais būdais, kurie „neaprengto kubito“ atveju būtų nepraktiški“ sako Morello. „Pavyzdžiui, jį galima kontroliuoti, paprasčiausiai moduliuojant mikrobangų lauką, nelyginant FM radiją.“

„Tam tikra prasme, būtent todėl aprengti kubitai atsparesni triukšmui, – priduria jis. – Kvantinę informaciją kontroliuoja dažnis, kuris stiprus kaip uola, tuo tarpu amplitudę išoriniai trukdžiai paveikia lengviau.“

Tačiau iki pačių kvantinių kompiuterių sukūrimo dar toloka. Nors „Google“ sukūrė simuliaciją, kuri, jų tvirtinimu, yra kvantinis kompiuteris, ne visi įsitikinę, kad jų įrenginys yra toks galingas, koks turėtų būti tikras kvantinis kompiuteris.

Bet kai kvantiniai kompiuteriai atsiras, aprengtųjų kubitų technika veiks su tokiais silicio lustais, kokie naudojami dabartiniuose skaitmeniniuose prietaisuose, tvirtina tyrėjai.

„Šis rezultatas suteikia mums naują įrankį kurti galingus ir patikimus kvantinius procesorius iš silicio, naudojant standartinius gamybos metodus, kurie dabar naudojami, gaminant įprastus kompiuterius“ pabrėžia A.Lauchtas.

Daugiau apie kvantinį procesorių galite sužinoti iš šio vaizdo įrašo.

https://www.youtube.com/watch?v=LZ6QXgh1nUk#t=857.48761

„Prieš mėnesį kinai paleido pirmąjį palydovą, kuris kvantiniu būdu gali perduoti duomenis. Jis veikia apie šimto kilometrų spinduliu ir, pavyzdžiui, gali net pastebėti lėktuvus, kurių nefiksuoja radarai“, – teigia K. Kaupinis. Anot jo, naudojantis tokiomis technologijomis, pavyzdžiui, visai nesenas įvykis, kai iš „Yahoo“ buvo pavogta 500 mln. prisijungimo prie jo duomenų, gali tapti kasdieniu įvykiu. Daugiau apie šį išradimą ir apie tai, kas yra kvantinė fizika, – įraše (nuo 15-tos minutės).

Norėdami matyti video turite pasirinkti nesaugaus ryšio įkelima, arba eikite čia http://www.lrt.lt/mediateka/irasas/103837

Apie Įsilaužimą į Yahoo skaitykite čia https://www.ctl.lt/kibernetine-ataka-pazeide-500-mln-yahoo-vartotoju-duomenu-sauguma/