Οι επιστήμονες του Paderborn φέρνουν επανάσταση στην τεχνολογία των κβαντικών υπολογιστών!

Οι επιστήμονες του Paderborn φέρνουν επανάσταση στην τεχνολογία των κβαντικών υπολογιστών!

Οι δυνατότητες των κβαντικών τεχνολογιών, οι οποίες εξερευνούν τα θεμελιώδη στοιχεία της φυσικής μέχρι την παραμικρή λεπτομέρεια, ανοίγουν πόρτες σε ασύλληπτες προηγουμένως δυνατότητες. Ειδικότερα, η ανάπτυξη κβαντικών υπολογιστών αποτελεί κεντρικό επίκεντρο της επιστημονικής έρευνας και των τεχνικών καινοτομιών που υπόσχονται να ξεπεράσουν κατά πολύ τις υπάρχουσες τεχνολογίες υπολογιστών. Στο Paderborn, οι ερευνητές πέτυχαν ένα σημαντικό επίτευγμα: έθεσαν με επιτυχία σε λειτουργία τον μεγαλύτερο κβαντικό υπολογιστή που βασίζεται σε δειγματοληψία στην Ευρώπη, τον «Paderborn Quantum Sampler» (PaQS).

Αυτό το εντυπωσιακό έργο υλοποιήθηκε ως μέρος της πρωτοβουλίας χρηματοδότησης PhoQuant του Ομοσπονδιακού Υπουργείου Παιδείας και Έρευνας (BMBF) και συγκεντρώνει την τεχνογνωσία 13 εταίρων από την επιστήμη και τη βιομηχανία, συμπεριλαμβανομένων εταιρειών όπως η Menlo Systems, η Fraunhofer IOF στην Jena και η Swabian Instruments. Το έργο συντονίζεται από την Q.ANT, μια κορυφαία γερμανική εταιρεία κβαντικών τεχνολογιών. Με συνολική χρηματοδότηση περίπου 50 εκατομμυρίων ευρώ, το έργο στοχεύει να φέρει τη Γερμανία στην πρώτη γραμμή του διεθνούς διαγωνισμού για φωτονικούς κβαντικούς υπολογιστές.

Νέες προσεγγίσεις στην κβαντική έρευνα

Οι κβαντικοί υπολογιστές είναι γνωστοί για την ευαισθησία τους στις ατέλειες, γι' αυτό και υπάρχουν διάφορες ερευνητικές προσεγγίσεις σε όλο τον κόσμο. Οι κορυφαίοι φωτονικοί κβαντικοί υπολογιστές βρίσκονται επί του παρόντος σε χώρες όπως η Κίνα, η Σιγκαπούρη, η Γαλλία και ο Καναδάς. Στη Γερμανία, ωστόσο, η ομάδα με επικεφαλής την καθηγήτρια Δρ. Christine Silberhorn χρησιμοποιεί την ειδική τεχνογνωσία στην ολοκληρωμένη φωτονική για να υλοποιήσει ένα νέο μοντέλο που ονομάζεται «Δειγματοληψία μποζονίων Gaussian». Αυτό απαιτεί την ανάπτυξη πολλών νέων στοιχείων και δείχνει την πολυπλοκότητα και την προσπάθεια του έργου.

Το σύστημα PaQS είναι ένα παράδειγμα δειγματοληψίας μποζονίων Gauss, το οποίο μετρά από ποιες εξόδους ενός φωτονικού δικτύου προκύπτουν τα φωτόνια. Αυτό ανοίγει εντελώς νέες δυνατότητες στην έρευνα κβαντικών υπολογιστών. Σε αντίθεση με τα προηγούμενα μοντέλα, το PaQS σχεδιάστηκε με σαφή εστίαση στην ενοποίηση του συστήματος και τον πλήρη προγραμματισμό, πράγμα που σημαίνει ότι οποιαδήποτε επιθυμητή διαμόρφωση μπορεί να εφαρμοστεί εύκολα.

Λειτουργικότητα και πιθανές χρήσεις

Το σύστημα PaQS είναι κάτι περισσότερο από μια απλή τεχνική συσκευή. αντιπροσωπεύει ένα ευέλικτο εργαλείο για την επίλυση πολύπλοκων προβλημάτων. Για παράδειγμα, θα μπορούσε να είναι ζωτικής σημασίας για τη μελέτη της αναδίπλωσης των πρωτεϊνών ή τον υπολογισμό των μοριακών καταστάσεων στην ανακάλυψη φαρμάκων. Η δυνατότητα προγραμματισμού του συστήματος καθιστά δυνατή την ενσωμάτωση μελλοντικών εφαρμογών, δίνοντας στην έρευνα πρωτοφανή ευελιξία.

Βασικό στοιχείο του συστήματος PaQS είναι η δημιουργία συμπιεσμένων καταστάσεων, οι οποίες λειτουργούν ως κβαντικοί πόροι σε αυτό το πλαίσιο. Αυτές οι ειδικές πηγές φωτός καθιστούν δυνατή τη βέλτιστη χρήση της κβαντικής μηχανικής. Η καθηγήτρια Silberhorn και η ομάδα της βασίστηκαν στην πολυετή εμπειρία τους στην ανάπτυξη οπτικών κυματοδηγών για να δημιουργήσουν συμπιεσμένες καταστάσεις που οδηγούν τον κβαντικό υπολογιστή.

Συνολικά, η πρόοδος που πέτυχαν οι ερευνητές στο Paderborn είναι ένα σημαντικό βήμα στην κβαντική έρευνα. Η ανάπτυξη φωτονικών κβαντικών υπολογιστών που χρησιμοποιούν φως για υπολογισμούς προσφέρει μια σαφή προοπτική ως προς την επεκτασιμότητα και τις υψηλές ταχύτητες ρολογιού. Συνεχίζοντας να εξετάζουν τα οφέλη και τις προκλήσεις των διαφορετικών προσεγγίσεων στον κβαντικό υπολογισμό, οι επιστήμονες πλησιάζουν πολύ περισσότερο στη διατήρηση της Γερμανίας ως πρωτοπόρου σε αυτόν τον επιστημονικό κλάδο. Περισσότερες πληροφορίες για το έργο είναι διαθέσιμες εδώ να βρεις.

(pd/University of Paderborn)