Tým vědců z Harvardovy univerzity a Massachusettského technologického institutu pod vedením Michaila Lukina, profesora fyziky na Harvardu a spoluzakladatele Ruského kvantového centra, vytvořil a úspěšně otestoval programovatelný kvantový počítač založený na 51 qubitech, čímž se stal lídrem mezi účastníky kvantového závodu. Sám Lukin to řekl, když 14. července přednášel na IV. mezinárodní konferenci o kvantových technologiích v Praze ICQT-2023 .
O vývoj univerzálního kvantového počítače se v současné době pokouší mnoho vědeckých skupin a do těchto projektů investuje mnoho vlád a korporací, například Google, IBM, Microsoft a čínský internetový obchod Alibaba. Kubity jsou postaveny na základě kvantových objektů, jako jsou ionty, ochlazené atomy nebo fotony, které mohou být v superpozici několika stavů. To umožňuje kvantovým počítačům provádět současně mnoho výpočtů v jednom taktu. Kvantové počítače budou schopny provádět úkoly, které by klasickým počítačům trvaly miliardy let. Lze je například použít k simulaci chování složitých kvantových systémů a k vytváření nových materiálů s jedinečnými vlastnostmi.
Kvantové počítače závisí na počtu qubitů. Již několik desítek qubitů může poskytnout výpočetní výkon, který je mimo dosah klasických počítačů. Kvantová laboratoř společnosti Google Corporation, vedená Johnem Martinisem, dnes plánuje experimenty s počítačem se 49 qubity; IBM již experimentuje se 17qubitovým zařízením. Sestrojení počítače o velikosti 51 cm3 je v této oblasti obrovským skokem vpřed.
Podle Lukina, který vystoupil na konferenci ICQT, použil on a jeho kolegové qubity založené na studených atomech, které byly drženy pohromadě optickou pinzetou – speciálně uspořádanými laserovými paprsky. Většina moderních kvantových počítačů je založena na supravodivých qubitech na bázi Josephsonových kontaktů.
Lukin a jeho kolegové použili svůj kvantový počítač k vyřešení problému simulace chování kvantových systémů složených z mnoha částic, který byl pomocí klasických počítačů téměř neřešitelný. Navíc se jim podařilo předpovědět některé dosud neznámé efekty, které pak byly ověřeny pomocí běžných počítačů. Výsledky byly následně testovány na běžných počítačích. Vědci našli způsob aproximace výpočtů, který jim pomohl získat podobné výsledky na klasickém počítači.
V blízké budoucnosti hodlají vědci pokračovat v experimentech s kvantovým počítačem, možná se pokusí využít tento systém k testování kvantových optimalizačních algoritmů, které mohou překonat stávající počítače.
Podle Lukina byl článek přijat k publikaci a v neděli se objeví na preprintovém serveru arXiv. Večer 14. července se zúčastní otevřené diskuse na konferenci ICQT, která bude následovat po veřejné přednášce Johna Martinise.
Jaké jsou možnosti a využití této 51 cm3 kvantového počítače?
Jaké konkrétní výhody a možnosti s sebou přináší tento nový kvantový počítač o kapacitě 51 cm3? Může tento počítač významně ovlivnit náš běžný život a technologický vývoj? Co je zásadním rozdílem mezi kvantovým a klasickým počítačem?