Kvantové počítače se v posledních letech posunuly z učebnic do reálných laboratoří, ale jejich další rozvoj brzdí překvapivě praktický problém. Nejde o exotickou fyziku, ale o schopnost dlouhodobě a stabilně řídit laserové světlo s extrémní přesností. Bez toho se řada kvantových architektur jednoduše neobejde.

Právě zde přichází důležitý posun. Výzkumníci z University of Colorado Boulder ve spolupráci s laboratořemi Sandia National Laboratories představili optický čip, jehož tloušťka je zhruba stokrát menší než lidský vlas. Přesto dokáže velmi přesně upravovat frekvenci laserů, což je základní podmínka pro práci s kvantovými bity v systémech založených na atomech nebo iontech.

Zdroj: Shutterstock

Proč jsou lasery pro kvantové počítání klíčové

U mnoha kvantových počítačů se informace ukládá do jednotlivých atomů, které jsou zachyceny v elektromagnetických pastech. Laserové paprsky zde fungují jako nástroje, kterými vědci s těmito atomy komunikují. Mění jejich stav, provádějí logické operace a čtou výsledky výpočtů. Aby to fungovalo, musí být frekvence laseru naladěna s extrémní přesností, často na úrovni miliardtin.

Dosud se k tomu používala rozměrná a energeticky náročná zařízení, která zaplní celý laboratorní stůl. Takový přístup je u menších experimentů zvládnutelný, ale u systémů s tisíci nebo desetitisíci qubitů se rychle dostává na hranice možností. Nový čip tento problém obchází tím, že využívá mikrovlnné vibrace k jemné a stabilní manipulaci se světlem přímo na čipu, s výrazně nižší spotřebou energie.

Výroba jako u běžných procesorů

Neméně důležitý je způsob, jakým čip vzniká. Používá se stejná CMOS technologie, jaká stojí za výrobou klasických mikroprocesorů. To znamená, že nejde o jednorázový laboratorní experiment, ale o řešení, které lze vyrábět ve velkém a s vysokou přesností. Právě tahle kombinace funkčnosti a výrobní dostupnosti dává technologii skutečný význam.

Vývojáři už pracují na verzích, které by na jednom čipu zvládly více optických funkcí najednou. Směr je zřejmý. Kvantové počítače se postupně přestávají řešit jen jako fyzikální experiment a stále více se podobají klasickým technologickým systémům, kde rozhoduje integrace, stabilita a škálovatelnost. A právě v této fázi může mít nenápadný čip tenčí než vlas zásadní vliv na to, kdy se kvantové počítání přesune z laboratoří blíž k reálnému využití.