Paderbornin tiedemiehet mullistavat kvanttitietotekniikan!

Paderbornin tiedemiehet mullistavat kvanttitietotekniikan!

Fysiikan perusteita pienimpiä yksityiskohtia myöten tutkivien kvanttitekniikoiden potentiaali avaa ovia aiemmin käsittämättömiin mahdollisuuksiin. Erityisesti kvanttitietokoneiden kehittäminen on keskeinen painopiste tieteellisessä tutkimuksessa ja teknisissä innovaatioissa, jotka lupaavat ylittää huomattavasti olemassa olevat laskentateknologiat. Paderbornissa tutkijat ovat saavuttaneet merkittävän saavutuksen: he ovat saaneet menestyksekkäästi käyttöön Euroopan suurimman näytteenottoon perustuvan kvanttitietokoneen, "Paderborn Quantum Samplerin" (PaQS).

Tämä vaikuttava projekti toteutettiin osana liittovaltion opetus- ja tutkimusministeriön (BMBF) PhoQuant-rahoitusaloitetta, ja se kokoaa yhteen 13 tiede- ja teollisuuskumppanin asiantuntemuksen, mukaan lukien yritykset, kuten Menlo Systems, Fraunhofer IOF Jenassa ja Swabian Instruments. Projektia koordinoi Q.ANT, johtava saksalainen kvanttiteknologiayritys. Yhteensä noin 50 miljoonan euron rahoituksella hankkeen tavoitteena on nostaa Saksa fotonisen kvanttilaskennan kansainvälisen kilpailun kärkeen.

Uusia lähestymistapoja kvanttitutkimuksessa

Kvanttitietokoneet tunnetaan epätäydellisyyksien herkkyydestään, minkä vuoksi eri puolilla maailmaa on olemassa erilaisia ​​tutkimusmenetelmiä. Johtavat fotoniset kvanttitietokoneet sijaitsevat tällä hetkellä sellaisissa maissa kuin Kiina, Singapore, Ranska ja Kanada. Saksassa professori tohtori Christine Silberhornin johtama tiimi käyttää integroidun fotoniikan erikoisosaamista toteuttaakseen uuden mallin nimeltä "Gaussian Boson Sampler". Tämä edellyttää monien uusien komponenttien kehittämistä ja osoittaa projektin monimutkaisuuden ja vaivannäön.

PaQS-järjestelmä on Gaussin bosoninäytteenoton paradigma, joka mittaa, mistä fotoniverkon lähdöistä fotonit nousevat. Tämä avaa täysin uusia mahdollisuuksia kvanttilaskentatutkimuksessa. Toisin kuin aikaisemmissa malleissa, PaQS suunniteltiin keskittyen selkeästi järjestelmäintegraatioon ja täydelliseen ohjelmoitavuuteen, mikä tarkoittaa, että mikä tahansa haluttu kokoonpano voidaan toteuttaa helposti.

Toimivuus ja käyttömahdollisuudet

PaQS-järjestelmä on enemmän kuin pelkkä tekninen laite; se edustaa joustavaa työkalua monimutkaisten ongelmien ratkaisemiseen. Se voi esimerkiksi olla ratkaisevaa tutkittaessa proteiinien laskostumista tai laskettaessa molekyylien tiloja lääkekehityksessä. Järjestelmän ohjelmoitavuus mahdollistaa tulevien sovellusten integroinnin, mikä antaa tutkimukselle ennennäkemätöntä joustavuutta.

PaQS-järjestelmän avainelementti on puristettujen tilojen luominen, jotka toimivat tässä yhteydessä kvanttiresursseina. Nämä erityiset valonlähteet mahdollistavat kvanttimekaniikan optimaalisen käytön. Professori Silberhorn ja hänen tiiminsä hyödynsivät monivuotista kokemustaan ​​optisten aaltoputkien kehittämisestä tuottaakseen puristettuja tiloja, jotka ohjaavat kvanttitietokonetta.

Kaiken kaikkiaan Paderbornin tutkijoiden edistyminen on merkittävä askel kvanttitutkimuksessa. Valoa laskelmiin käyttävien fotonisten kvanttitietokoneiden kehitys tarjoaa selkeän näkökulman skaalautumiseen ja suuriin kellotaajuuksiin. Jatkamalla kvanttilaskentaan liittyvien eri lähestymistapojen etujen ja haasteiden tutkimista tutkijat ovat siirtymässä paljon lähemmäksi Saksan säilyttämistä edelläkävijänä tällä tieteenalalla. Hankkeesta saa lisätietoa tässä löytää.

(pd/Paderbornin yliopisto)