AWS pracuje na kvantovém čipu Ocelot, má jít o nový přístup ke stabilitě kvantových výpočtů

Kvantové počítače slibují převrat ve výpočetní technice díky schopnosti řešit problémy mimo dosah klasických superpočítačů – od simulace molekul pro farmacii až po optimalizaci logistiky. 

Jejich Achillovou patou však zůstává extrémní křehkost qubitů. Tyto základní jednotky kvantových výpočtů jsou citlivé na sebemenší rušení: teplotní výkyvy, vibrace nebo dokonce kosmické záření mohou způsobit chyby během několika mikrosekund. 

Tradiční přístupy řeší tuto nestabilitu vytvářením „logických qubitů“ – virtuálních jednotek složených z tisíců fyzických qubitů. Tato metoda však vyžaduje obrovské množství zdrojů a komplikuje konstrukci prakticky použitelných systémů.

Cat qubity: Stabilita skrze geometrii

AWS vsadil na alternativní koncept tzv. cat qubitů, inspirovaných paradoxem Schrödingerovy kočky. Na rozdíl od konvenčních transmonových qubitů, které ukládají informace do energetických stavů supravodivých obvodů, cat qubity využívají geometrické uspořádání fotonů v mikrovlnných dutinách. 

Tato struktura přirozeně potlačuje jeden z hlavních typů chyb – phase-flip errors, jež vznikají při náhodných změnách fáze kvantového stavu.

„Představte si cat qubit jako kouli v úzkém žlabu. Zatímco běžné qubity jsou jako koule na rovném stole – sebemenší záchvěv je vychýlí, náš design omezuje pohyb do předem definovaných drah,“ vysvětluje Oskar Painter, vedoucí kvantového hardwaru AWS. 

Díky této vlastnosti dokáže Ocelot detekovat a korigovat chyby v reálném čase, aniž by potřeboval armádu redundantních qubitů.

Architektura Ocelotu: Minimalismus s přesností

Prototypový čip Ocelot sestává z 14 komponent, které fungují v synergii:

• 5 datových cat qubitů pro ukládání informací
• 5 stabilizačních obvodů monitorujících energetické stavy
• 4 detekční qubity identifikující zbývající typy chyb

Tato struktura umožňuje průběžnou autodiagnostiku systému. Zatímco konkurenční čipy vyžadují pro korekci jedné chyby stovky operací, Ocelot dosahuje podobného výsledku s 10× menším počtem kroků.

Jak je na tom kybernetická bezpečnost v České republice? Jak bezpečné jsou české digitální sítě?

0:00/

Proč to mění pravidla hry?

Dosavadní kvantový vývoj se soustředil na „kvantovou nadřazenost“ – dosažení co nejvyššího počtu qubitů. AWS však argumentuje, že bez pokroku v chybové toleranci jsou tyto milníky pouze akademické. 

„Je to jako stavět mrakodrap na bažině. Bez stabilních základů se zhroutí, i když bude mít 100 pater,“ přirovnává Painter.

Přečtěte si také:

Na co si dát pozor? Máme seznam aktuálně využívaných metod kyberútoků

Ocelot ukazuje, že klíčem není samotný počet qubitů, ale jejich fyzikální robustnost. Tím se otevírá cesta ke kompaktnějším systémům, které mohou fungovat v běžných datových centrech bez nutnosti extrémního chlazení na teploty blízké absolutní nule.

Budoucnost: Od laboratoří k továrnám

AWS plánuje v příštích dvou letech otestovat Ocelot v hybridních kvantově-klasických simulacích, například pro optimalizaci chemických reakcí v bateriích. Paralelně pracuje na modulární architektuře, jež by umožnila propojování více čipů do větších sítí.

AWS věří, že jejich přístup poskytne most mezi současnými omezenými kvantovými zařízeními (NISQ) a plně fault-tolerantními systémy.

Computertrends si můžete objednat i jako klasický časopis. Je jediným odborným magazínem na českém a slovenském trhu zaměreným na profesionály v oblasti informačních a komunikačních technologií (ICT). Díky silnému zázemí přináší aktuální zpravodajství, analýzy, komentáře a přehledy nejnovejších technologií dříve a na vyšší odborné úrovni, než ostatní periodika na tuzemském trhu.

Obsah Computertrends je určen odborníkům a manažerům z firem a institucí, kteří se podílejí na rozhodovacím procesu při nákupu ICT technologií. Jednotlivá čísla si můžete objednat i v digitální podobě.