Paderbornas zinātnieki veic revolūciju kvantu datortehnoloģijās!

Paderbornas zinātnieki veic revolūciju kvantu datortehnoloģijās!

Kvantu tehnoloģiju potenciāls, kas pēta fizikas pamatus līdz mazākajai detaļai, paver durvis uz iepriekš neiedomājamām iespējām. Jo īpaši kvantu datoru izstrāde ir galvenais zinātniskās pētniecības un tehnisko inovāciju fokuss, kas sola tālu pārspēt esošās skaitļošanas tehnoloģijas. Pāderbornā pētnieki ir guvuši ievērojamu sasniegumu: viņi ir veiksmīgi iedarbinājuši Eiropā lielāko uz paraugu ņemšanu balstīto kvantu datoru “Paderborn Quantum Sampler” (PaQS).

Šis iespaidīgais projekts tika realizēts kā daļa no Federālās Izglītības un pētniecības ministrijas (BMBF) PhoQuant finansēšanas iniciatīvas, un tas apvieno 13 partneru zināšanas no zinātnes un rūpniecības, tostarp tādiem uzņēmumiem kā Menlo Systems, Fraunhofer IOF Jenā un Swabian Instruments. Projektu koordinē Vācijas vadošais kvantu tehnoloģiju uzņēmums Q.ANT. Ar kopējo finansējumu aptuveni 50 miljonu eiro apmērā, projekta mērķis ir izvirzīt Vāciju starptautiskajā fotonisko kvantu skaitļošanas konkursa priekšgalā.

Jaunas pieejas kvantu pētījumos

Kvantu datori ir pazīstami ar savu jutīgumu pret nepilnībām, tāpēc visā pasaulē pastāv dažādas pētniecības pieejas. Vadošie fotoniskie kvantu datori pašlaik atrodas tādās valstīs kā Ķīna, Singapūra, Francija un Kanāda. Taču Vācijā profesores Dr. Kristīnes Silberhornas vadītā komanda izmanto īpašās zināšanas integrētajā fotonikā, lai realizētu jaunu modeli, ko sauc par Gausa bozona paraugu ņemšanas līdzekli. Tas prasa daudzu jaunu komponentu izstrādi un parāda projekta sarežģītību un pūles.

PaQS sistēma ir Gausa bozona paraugu ņemšanas paradigma, kas mēra, no kuriem fotoniskā tīkla izvadiem rodas fotoni. Tas paver pilnīgi jaunas iespējas kvantu skaitļošanas pētījumos. Atšķirībā no iepriekšējiem modeļiem, PaQS tika izstrādāts, skaidri koncentrējoties uz sistēmas integrāciju un pilnīgu programmējamību, kas nozīmē, ka jebkuru vēlamo konfigurāciju var viegli ieviest.

Funkcionalitāte un iespējamie lietojumi

PaQS sistēma ir vairāk nekā tikai tehniska ierīce; tas ir elastīgs instruments sarežģītu problēmu risināšanai. Piemēram, tas varētu būt ļoti svarīgi, pētot olbaltumvielu locīšanu vai aprēķinot molekulāros stāvokļus zāļu atklāšanā. Sistēmas programmējamība ļauj integrēt nākotnes lietojumprogrammas, sniedzot pētījumiem nepieredzētu elastību.

PaQS sistēmas galvenais elements ir izspiestu stāvokļu izveide, kas šajā kontekstā darbojas kā kvantu resursi. Šie īpašie gaismas avoti ļauj optimāli izmantot kvantu mehāniku. Profesore Silberhorna un viņas komanda izmantoja savu daudzu gadu pieredzi optisko viļņvadu izstrādē, lai radītu izspiestus stāvokļus, kas vada kvantu datoru.

Kopumā Paderbornas pētnieku sasniegtais progress ir nozīmīgs solis kvantu pētniecībā. Fotonisko kvantu datoru izstrāde, kas aprēķiniem izmanto gaismu, piedāvā skaidru perspektīvu attiecībā uz mērogojamību un lieliem pulksteņa ātrumiem. Turpinot pētīt dažādu kvantu skaitļošanas pieeju priekšrocības un izaicinājumus, zinātnieki tuvojas tam, lai Vācija saglabātu šīs zinātnes disciplīnas pionieri. Sīkāka informācija par projektu pieejama šeit lai atrastu.

(pd/Paderbornas Universitāte)