Mezinárodní výzkumný tým vedený vědci z japonského institutu RIKEN publikoval 15. října 2026 v časopise Nature Physics výsledky, které významně posouvají možnosti křemíkových kvantových procesorů. Skupina experimentovala se sadou pěti křemíkových spinových qubitů a dokázala udržet velmi vysokou přesnost operací i při jejich souběžném řízení.
Co výzkum ukázal
V jednotlivých experimentech dosahovaly všechny qubity přesnosti jednotlivých operací nad 99,99 %, přičemž nejlepší měření se blížilo hodnotě 99,999 %. Klíčovým posunem je ale zachování vysoké přesnosti při současné práci více qubitů: při paralelním řízení tří qubitů zůstala přesnost nad úrovní 99,99 %, a i při zapojení všech pěti qubitů se hodnota držela přibližně na úrovni 99,9 %.
Jak dosáhli vyšší spolehlivosti
Podstatou postupu je metodika kompenzace fázových posunů způsobených mikrovlnnými signály, které vznikají v důsledku tzv. AC Starkova jevu. Namísto kalibrace všech možných kombinací současně pracujících qubitů vědci využili postup založený na kalibraci dvojic, což značně zjednodušilo nastavení a umožnilo udržet velmi nízkou chybovost při paralelním ovládání.
- Materiál: standardní křemík, kompatibilní s průmyslovými procesy polovodičových čipů
- Počet qubitů v experimentu: pět spinových qubitů
- Přesnost jednotlivých operací: nad 99,99 % (nejlepší ~99,999 %)
- Přesnost při paralelním řízení: tři qubity > 99,99 %, pět qubitů ≈ 99,9 %
Význam pro škálovatelnost kvantových počítačů
Schopnost spolehlivě a současně ovládat více qubitů je považována za zásadní krok směrem k architekturám, které budou umět opravovat vlastní chyby, tedy k tzv. kvantové chybové korekci. Seigo Tarucha, vedoucí výzkumné skupiny v RIKENu, označil spolehlivé paralelní řízení za nezbytné pro další posun vývoje kvantových procesorů. Samotných pět qubitů sice ještě nepředstavuje průlom pro praktické kvantové výpočty, ale demonstrovaná metoda může podle autorů rozhodnout o tom, zda bude možné měřitelné zlepšení přenést na podstatně větší systémy.
| Režim | Přesnost |
|---|---|
| Samostatné ovládání jednotlivých qubitů | > 99,99 % (nejlepší ~99,999 %) |
| Současné řízení tří qubitů | > 99,99 % |
| Současné řízení pěti qubitů | ≈ 99,9 % |
Omezení a další výzvy
Autoři zároveň upozorňují na limity současného přístupu. Při zapojení všech pěti qubitů se do popředí dostala ztráta kvantové koherence, která byla způsobena vyšším mikrovlnným výkonem nutným pro paralelní řízení. Nová kalibrace sice účinně kompenzuje fázové posuny, ale problém s vyšší spotřebou a s jejími dopady na koherenci zatím kompletně neřeší.
Výzkum přináší i důležitý průmyslový aspekt: použití běžného křemíku otevírá možnost, že kvantové procesory by v budoucnu mohly těžit z rozsáhlých zkušeností a výrobních kapacit stávající polovodičové infrastruktury. To by potenciálně zkrátilo dobu, za kterou se experimentální výsledky přenesou do komerčně využitelných zařízení.
Mezinárodní tým vedený Yi-Hsien Wuem a Leonem C. Camenzindem tímto krokem posunul hranici praktického paralelního řízení křemíkových qubitů a naznačil cestu, jakým směrem by se mohl ubírat další vývoj kvantových čipů. Další práce bude muset řešit zejména otázky snižování spotřeby mikrovlnného řízení a prodlužování koherence při vyšším stupni paralelizace.
