Nová studie ukazuje, že výzkumníkům se podařilo významně snížit míru chyb v kvantové výpočetní technice. Vysoký podíl chyb ve zpracování dat je přitom pokládán za hlavní překážku rozšíření technologie, která by měla dát budoucím počítačům mnohonásobně vyšší výkon.

Svět strašidelných částic

Zatímco tradiční počítače zpracovávají informace v bitech, které jsou prezentovány jako 0 nebo 1, kvantové počítače používají qubity, které mohou být kombinací nul a jedniček. Tato vlastnost, známá jako superpozice, znamená, že kvantový počítač může zpracovávat obrovské množství dat současně.

Počítače při tom využívají jevu známého jako „kvantové provázání“, při kterém se dvě provázané částice ovlivňují, ačkoli jsou od sebe vzdáleny. Albert Einstein o tomto jevu pochyboval, nazval ho „strašidelným působením na dálku“. Ale i ti největší géniové se občas mýlí.

Kvantové počítače využívající naše rostoucí poznatky ze subatomárního světa jsou nicméně stále technologií převážně teoretickou. V cestě k praktickému uplatnění jí stojí dlouhá řada překážek.

Jednou z největších je jev nazývaný dekoherence, který může způsobit, že qubity ztratí svou informaci, když opustí svůj kvantový stav a dostanou se do kontaktu s vnějším světem. Chybu ve výpočtech může například způsobit rozptýlené světlo. Tato křehkost je příčinou vysoké chybovosti, která roste s počtem qubitů a vyvolává frustrací vývojářů.

V novém výzkumu, zveřejněném v časopise Nature, laboratoř Google Quantum AI popisuje systém, který chybovost výrazně snižuje. Výzkumníci toho dosáhli tím, že místo jednotlivých (fyzických) qubitů použili v kvantovém procesoru jejich skupinu. S ní potom zacházeli jako s jedním (logickým) qubitem.

Dříve výzkumníci experimentovali s logickým qubitem sestaveným ze 17 qubitů. Nyní ho složili ze 49 qubitů. A výsledek se dostavil. Chybovost se snížila

Pokud se avizovaný výsledek potvrdí, mohl by americký technologický gigant získat náskok před svými konkurenty, zejména před korporací IBM, která na vývoji supravodivých kvantových procesorů také intenzivně pracuje.

Chyb jako máku

Tým společnosti Google ve shrnutí studie tvrdí, že poprvé v praxi prokázal to, co se zatím nikomu nepodařilo: systém využívající kód pro opravu chyb dokázal odhalit a opravit chyby, aniž by to ovlivnilo informace.

Systém, který vývojáři ve studii popisují, byl teoreticky navržen už v devadesátých letech minulého století. „Dřívější pokusy však přinášely více chyb, místo toho, aby jejich počet snížily. Pokud však dosáhnete toho, aby všechny součásti vašeho systému měly dostatečně nízkou chybovost, pak se kouzlo kvantové opravy chyb projeví,“ vysvětluje v magazínu Science Alert jeden z autorů studie, Hartmut Neven z laboratoře Google Quantum AI.

Julian Kelly, další z autorů studie, označil výsledek týmu za „klíčový vědecký milník“. Pravil, že „kvantová oprava chyb je nejdůležitější technologií pro budoucnost kvantové výpočetní techniky“.

Výzkumníci nicméně přiznávají, že výsledek stále „není dostatečně dobrý“, protože se potřebujeme dostat na „absolutně nízkou chybovost“.

Je zjevné, že od funkčních kvantových počítačů nás dělí ještě mnoho dalších podobných „milníků“. Zatím si o takovém počítači můžeme nechat zdát.