„Schrödingerova mačka“ v reálnom svete prináša prelom v kvantovej svete

Fyzici priviedli k životu známy myšlienkový experiment Schrödingerovej mačky ako prelom, ktorý by mohol pomôcť odstrániť chyby v budúcich kvantových počítačoch. Tím z austrálskej Univerzity Nového Južného Walesu (UNJW) dokázal, že atóm antimónu možno použiť na ukladanie údajov na použitie v kvantových výpočtoch takým spôsobom, že sú lepšie chránené pred chybami ako v štandardnom kvantovom bite alebo qubite údajov. Tento krok nás privádza bližšie k realizácii detekcie a korekcie chýb v kvantových systémoch, čo je hlavná prekážka pri výrobe praktických kvantových počítačov.

Kvantové počítače sa spoliehajú na zvláštnosť fyziky, v ktorej môže systém existovať v „superpozícii“ viacerých stavov naraz. To umožňuje kvantovému počítaču skúmať viacero možností súčasne, čím sa radikálne skráti čas spracovania. „Schrödingerova mačka“, prvýkrát navrhnutá v roku 1935 rakúskym fyzikom Erwinom Schrödingerom, mala poukázať na fyzikove obavy z jednej z interpretácií kvantovej mechaniky – vtedy relatívne novej teórie, ktorá vysvetľuje, ako sa hmota správa na atómovej (a menšej) úrovni.

V rámci kvantovej mechaniky môžu častice existovať v superpozícii viacerých stavov naraz a potom sa zrútia do jedného stavu pri interakciách s inými časticami. V 30. rokoch 20. storočia zástancovia takzvanej kodanskej interpretácie naznačili, že superpozície sa zrútia len vtedy, keď ich pozoruje vedomá myseľ.

Schrödinger uvažoval, že keby to bolo správne, mohli by ste umiestniť mačku do škatule s jedom, ktorého uvoľnenie by bolo vyvolané rádioaktívnym rozpadom riadeným kvantovou mechanikou, a kým by sa škatuľa neotvorila a nepozorovala, atóm by sa zároveň rozpadol aj nerozpadol a mačka by bola zároveň mŕtva aj živá. Keďže táto predstava bola smiešna, Schrödinger tvrdil, že superpozície musia byť zrútené nielen vedomými pozorovateľmi.

Andrea Morello, profesor fyziky z UNJW, uviedol, že hoci nikto nebol svedkom toho, že by mačka bola skutočne živá aj mŕtva, táto metafora pomáha vysvetliť superpozície v kvantových stavoch. Základnou jednotkou kvantového počítača je qubit, ktorý môže predstavovať 0, 1 alebo oboje súčasne – podobne ako Schrödingerova mačka. Morello a jeho kolegovia skúmali atóm antimónu, ktorý má veľký jadrový spin, schopný nadobúdať osem rôznych smerov, čo mu umožňuje ukladať viacero hodnôt údajov.

Tento prístup by mohol zlepšiť ochranu proti chybám v kvantových počítačoch. Benjamin Wilhelm, výskumník kvantových informácií z UNJW, zdôraznil, že qubit sa môže ľahko preklopiť medzi stavmi, čo spôsobuje logické chyby. Pri ôsmich možných stavoch antimónu však jediná chyba nezmení hodnotu.

Xi Yu, vedúci autor štúdie zverejnenej v časopise Nature Physics, poznamenal, že ich metaforická mačka môže vydržať viacero chýb bez toho, aby stratila svoj stav. Morello dodal, že ak sa vyskytne chyba, okamžite ju možno zistiť a opraviť skôr, ako sa nahromadia ďalšie chyby, čím sa zabezpečí, že informácia zostane neporušená, podobne ako keď sa mačka zotaví z menšieho zranenia.

Zdroj: newsweek.com.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}