Kvantové počítače existují, ale jejich nestabilita představuje vážný problém pro praktické aplikace. Vysoká chybovost v současné době brání této revoluční technologii v dosažení plného potenciálu. Nedávné vědecké pokroky však naznačují, že řešení může být dosaženo v blízké budoucnosti.
Problém kvantových chyb
Běžné počítače jsou také náchylné k chybám, ale známé zálohovací techniky umožňují jejich opravu. V kvantové mechanice se situace komplikuje: informace nelze duplikovat, takže oprava chyb závisí na distribuci dat mezi provázané qubity (kvantový ekvivalent bitů). Tyto skupiny qubitů se nazývají logické qubity a optimalizace jejich návrhu je klíčovou výzvou.
Hlavním problémem byl velký počet fyzických qubitů potřebných k vytvoření jediného spolehlivého logického qubitu, což zdražovalo kvantové počítače a bylo obtížné je vyrobit. Ale průlomy tuto situaci mění.
Nové přístupy ke snižování chyb
Výzkumníci z Mezinárodní kvantové akademie v Číně nedávno prokázali, že pouhé dva supravodivé qubity v kombinaci s dutinou mohou vytvořit větší, stabilní qubit, který sám opravuje chyby. Kromě toho lze tři takové qubity propojit a vytvořit tak výpočetní výkon bez zavádění nových chyb.
Robert Schoelkopf z Yale University poznamenává: “Toto je velmi vzrušující období v oblasti oprav chyb. Poprvé se teorie a praxe skutečně dostávají do kontaktu.” Jeho tým také ukázal, že základní kvantové operace lze provádět s extrémně nízkou chybovostí – s pravděpodobností jedné chyby na milion operací.
Víceúrovňová ochrana a optimalizované algoritmy
I přes tato vylepšení některé chyby nevyhnutelně proklouznou. Ariane Vezvae z Quantum Elements a jeho kolegové testovali vícevrstvý přístup: udržování qubitů aktivních pomocí elektromagnetických pulzů zabraňuje poškození a udržuje stabilní zapletení.
Záleží také na konkrétním způsobu, jakým jsou qubity kombinovány. David Muñoz Ramo ze společnosti Quantinuum zjistil, že vysoce přesné výpočty (jako je určení stavu základní energie molekuly vodíku) vyžadují více než jen základní korekci chyb. Základní metody nestačí.
Co to znamená pro budoucnost?
Kvantová oprava chyb se stále vyvíjí. James Wootton z Moth Quantum říká: “Stále jsme ve fázi, kdy výzkumníci zjišťují, jak do sebe všechny části oprav chyb zapadají.” Navzdory tomu se začínají objevovat základy spolehlivého kvantového počítání.
Budoucnost kvantových počítačů závisí na vyřešení problému s chybami. Pokračující inovace činí tuto budoucnost pravděpodobnější, ačkoli zcela bezchybný provoz zůstává vzdáleným cílem.
