Revoluce v kvantovém počítání: Výzkumníci objevují nové materiály!

Revoluce v kvantovém počítání: Výzkumníci objevují nové materiály!

V posledních letech se kvantové výpočty ukázaly jako jedna z nejslibnějších oblastí výzkumu, která by mohla způsobit revoluci ve zpracování informací. Základem této technologie jsou kvantové bity, známé také jako qubity, které mohou nabývat několika stavů současně díky své schopnosti superpozice. Zatímco klasické počítače ukládají informace v bitech, které představují pouze stavy 0 nebo 1, qubity mohou být ve stavu superpozice a výrazně tak zvýšit výpočetní výkon. [uni-kiel.de] uvedl, že dva qubity jsou schopny současně reprezentovat všechny čtyři kombinace (00, 01, 10, 11).

Jednou z klíčových výzev v kvantovém počítání je dekoherence, proces, který ovlivňuje stabilitu těchto kvantových superpozic. Prof. Dr. Nahid Talebi z Christian Albrechts University v Kielu vysvětluje, že chlazení pro minimalizaci poruch je užitečné, ale složité a drahé. Současný výzkum se zaměřuje na nové materiály, které mohou umožnit stabilní kvantové bity při vyšších teplotách.

Šestihranný nitrid boru jako nový materiál

Nová studie publikovaná 8. března 2025 v Nature Communications zkoumá hexagonální nitrid boru (hBN) jako slibný materiál pro aplikace kvantové informace. Barevná centra v nitridu boru mohou vyzařovat světlo a fungovat jako qubity. Koherence těchto barevných center je však nestabilní. Výzkumný dokument předložený 14. ledna 2025 a revidovaný 10. února 2025 se jmenuje „Doba dekoherence spinu základního stavu $V_{B}$ center v hexagonálním nitridu boru“ a jeho autorem je Fatemeh Tarighi Tabesh a její spoluautoři. Výsledky ukazují, že doba koherence Hahnovy echa spinu elektronů $V_{B}$ při pokojové teplotě je asi 30 µs, což představuje pokrok v pochopení dekoherence defektů v hBN a pokládá základ pro praktické aplikace v kvantových technologiích. [arxiv.org]

Dalším důležitým aspektem tohoto výzkumu je nová metoda, která umožňuje specificky uvést defekty nitridu boru do superpozičního stavu a individuálně je odečíst. Zde je zdroj fotonů řízený elektrony použit ke generování záblesků světla, které přivádějí defekty do stavu superpozice. Tyto záblesky světla trvají jeden a půl femtosekundy, takže jsou dostatečné k dosažení požadovaných stavů superpozice.

Budoucí vyhlídky a aplikace

Potenciál kvantových počítačů sahá daleko za rámec základního výzkumu. [das-wissen.de] vysvětluje, že pokrok v této oblasti může poskytnout řešení složitých problémů, které jsou mimo dosah tradičních počítačů. Aplikace mohou zahrnovat kryptografii, vědu o materiálech, farmacii a složité optimalizační problémy. Kvantové provázání, které umožňuje kvantovým bitům měnit stav bez ohledu na fyzickou vzdálenost, představuje další významnou výhodu.

Společnosti jako Google, IBM a Honeywell již dosáhly značného pokroku a zpřístupnily kvantové počítače prostřednictvím cloudových platforem. K plnému využití potenciálních výhod této technologie je však nezbytná mezioborová spolupráce a investice do výzkumu a vývoje. Úkol zajištění stability qubitů zůstává ústředním problémem, který bude utvářet další vývoj kvantového počítání.