Společnost Quantum Pulse Ventures, spojená s Telavivskou univerzitou, nedávno oznámila vývoj univerzálního kvantového kopleru, který výrazně zvyšuje odolnost proti chybám v kvantovém fotonickém počítačství. Podle vědců tento pokrok může značně urychlit revoluci v této oblasti v nadcházejících letech.

Spolupráce s univerzitou

Tato technologie byla vyvinuta výzkumníky z Telavivské univerzity ve spolupráci se společností a nyní je nabízena vývojářům po celém světě. Quantum Pulse Ventures, založená v roce 2021, získala od komerční společnosti Telavivské univerzity, Ramot, výlučné právo na patenty související s revolucí kvantového fotonického počítačství a na uvedení těchto nových technologií na trh.

Principy kvantového počítačství

„Existuje několik hlavních typů technologií pro stavbu kvantového počítače: supravodiče, uvíznuté ionty, neutrální atomy a kvantové počítačství založené na světle, tedy fotonice,“ vysvětluje profesor Yaron Oz, vedoucí centra pro kvantovou vědu a technologii na Telavivské univerzitě, který je také spoluzakladatelem a hlavním vědcem společnosti. „Kvantové fotonické počítačství funguje tak, že uvnitř qubitu existují dvě dráhy, a pokud foton projde jednou – výsledkem je 0, pokud druhou – výsledkem je 1. Když projde oběma dráhami současně, výsledkem je superpozice 0 a 1.“

Výhody fotonického kvantového počítačství

Profesor Oz dodává: „Kvantový fotonický počítač má dvě výrazné výhody: za prvé, fotony nejsou citlivé na své okolí, takže není třeba zvláštního chlazení a počítač může pracovat při pokojové teplotě. Druhou výhodou je škálovatelnost: v oblasti fotoniky existují známé výrobní techniky pro čipy, takže není problém vyrobit miliony qubitů.“

Přínos kvantového počítačství

Vědci také dodávají, že zatímco běžný bit počítače může existovat v stavu 0 nebo 1, qubity kvantového počítačství mohou existovat v obou stavech současně – a tím pádem potenciální výpočetní síla kvantového počítačství roste exponenciálně: zatímco desetibitový počítač může zpracovat deset dat, kvantový počítač se deseti qubity může současně zpracovat 2 na desátou, což je 1 024 dat.

Výzvy a řešení v kvantovém počítačství

„Proč tedy nemáme kvantové počítače v kancelářích a domovech? Odpověď spočívá v chybách,“ říká profesor Oz. „Pravděpodobnost chyby u klasického počítače je minimální. Naopak qubity jsou velmi citlivé a jejich chybovost je vysoká. Například chyba ve výši jednoho procenta způsobí, že po sto operacích je celý výpočet chybný. V případě fotonického počítačství je výzvou vytvořit koplery, kvantové spojky, co nejpřesněji, aby se snížil práh chybovosti – což zahrnuje brány o velikosti nanometru. Náš patent spočívá v návrhu kopleru prostřednictvím trochu odlišné geometrie: místo přímé dráhy má architekturu velikosti ve velikosti a malé. Tato kvantová architektura byla matematicky prozkoumána a skutečně snížila práh chybovosti, což jsme také ověřili experimenty.“

Přínosy nového kopleru

Koplery, které vyvinuli vědci z Telavivské univerzity, snižují požadavky na hardware, zkracují čas potřebný pro výpočet a zlepšují odolnost proti chybám v kvantovém fotonickém počítačství. Profesor Chaim Sokhovski z Fakulty fyziky a astronomie, vedoucí experimentální laboratoře, která vyvinula kopler, čerpal inspiraci pro svůj vývoj z matematické techniky, která byla původně vynalezena v oblasti MRI, a poprvé ji aplikoval v oblasti integrovaných fotonických okruhů.

Projekce budoucnosti kvantového počítačství

Na Telavivské univerzitě se předpokládá, že jde o revoluční zlepšení, které umožní stavbu kvantových počítačů za 100 milionů dolarů místo miliardy dolarů – a povzbudí průmysl budoucnosti kvantového počítačství, který se očekává, že vygeneruje více než trilion dolarů do roku 2035. Nový fotonický kopler však má i další využití.

Reakce průmyslu a budoucí kroky

Ofer Shapira, generální ředitel Quantum Pulse Ventures, popisuje nadšenou reakci analytiků v oboru na řešení, které společnost představila, a uznání, že toto řešení má potenciál mít široký dopad na průmysl ohodnocený na stovky miliard dolarů. „Společnost je teprve na začátku, a my se těšíme na další krok v komercializaci technologie a rychlém růstu společnosti. Není to poprvé, co spolupracujeme s Telavivskou univerzitou na komercializaci technologií s výrazným potenciálem změnit svět,“ uvedl.

Kvantové šifrování a bezpečnost

„Protože kvantové počítače mohou snadno rozlousknout běžný šifrovací protokol na internetu, RSA, jedním z způsobů, jak se bránit, je přenos šifrovacího klíče prostřednictvím kvantové optické komunikace,“ říká profesor Oz. „I zde je nutné zaplést fotony kvantově, a naše koplery mohou také způsobit zásadní změnu. V analogii s klasickým počítačstvím je zlepšení kvantových bran podobné vylepšení tranzistorů: šetří nám velikost počítačů a jejich náklady, a zároveň je optimalizuje a zlepšuje.“