Nieliniowe oscylatory dostarczają narzędzi do kwantowego przetwarzania informacji
Opierające się na prawach klasycznej fizyki działanie i pamięć konwencjonalnych komputerów wykorzystują liczby binarne 0 i 1, które określają stan każdego bitu (będącego najmniejszą jednostką informacji). Niezwykłą cechą obliczeń kwantowych jest to, że podstawowe jednostki informacji znane jako bity kwantowe, czyli „kubity”, mogą mieć jednocześnie stan 0 i 1 (znajdować się w tzw. „superpozycji”). Osobliwe zjawisko splątania kwantowego – polegające na tym, że dwa lub więcej obiektów znajdujących się w superpozycji jest ze sobą nierozerwalnie związanych, nawet jeśli dzieli je duża odległość – oznacza, że kubity mogą być sprzężone z funkcją i pełnić rolę kwantowo-logicznych bramek do równoległego przetwarzania informacji. Wraz z postępem nauki oraz zwiększeniem nakładów na badania obliczenia kwantowe szybko stają się rzeczywistością, a praktyczne zastosowania mogą trafić na rynek w ciągu kilku lat. W tym kontekście, wspierany przez UE projekt Suptango miał na celu opracowanie nieliniowych nadprzewodzących rezonatorów mikrofalowych i nieklasycznych stanów promieniowania mikrofalowego oraz zastosowanie tych systemów w nauce o kwantowym przetwarzaniu informacji. Algorytmy kwantowe Główny badacz Jonas Bylander tłumaczy: „Dzięki inteligentnym algorytmom kwantowym moglibyśmy zaprogramować komputer kwantowy pod kątem rozwiązania problemów, których rozwiązanie mogłoby zająć zwykłym komputerom nawet kilka milionów lat”. W projekcie Suptango zademonstrowano nowatorską i skalowalną metodę opartą na oscylatorach nieliniowych do ultraczułego wykrywania stanu bitu kwantowego informacji, wykorzystywaną do zbierania informacji będących wynikiem obliczeń kwantowych. Badaczom udało się również wzmocnić mikrofale na skrajnej granicy czułości, co jest ważne, ponieważ informacja kwantowa zakodowana w pojedynczych kwantach (fotonach) pola może łatwo zginąć nawet w najmniejszej ilości szumu. Zademonstrowano również źródło splątanych kwantowo fotonów mikrofalowych, które mogą znaleźć zastosowanie w obliczeniach kwantowych w domenie zmiennych ciągłych, w komunikacji kwantowej lub detekcji kwantowej. Utrzymanie przewagi UE w dziedzinie technologii kwantowych Olbrzymi potencjał obliczeń kwantowych sprawia, że jest to dziedzina, w której panuje bardzo duża konkurencja. Wyniki projektu Suptango stanowią ważny krok w kierunku kwantowego przetwarzania informacji w domenie zmiennych ciągłych, możliwego dzięki wykorzystaniu nieklasycznych stanów promieniowania mikrofalowego. Dzięki doskonałej kontroli mikrofal kwantowych za pomocą urządzeń nadprzewodnikowych podejście to wnosi wkład w rozwój tej dynamicznie rozwijającej się dziedziny o istotnym znaczeniu strategicznym dla UE. Przeniesienie prac na wyższy poziom i przejście do komercjalizacji wymaga „śmiałych inwestycji w opracowanie sprzętu kwantowego, oprogramowania, systemów sterowania i przypadków zastosowania, tak jak w nowym projekcie przewodnim UE dotyczącym technologii kwantowej”, mówi Bylander. Dlatego też Bylander jest członkiem zespołu pracującego nad budową nadprzewodnikowego procesora kwantowego, korzystającego z częściowego dofinansowania w ramach nowego konsorcjum Flagship www.opensuperq.eu (OpenSuperQ).
Słowa kluczowe
Suptango, kwant, kubit, obliczenia, informacje, splątanie, superpozycja, nadprzewodnictwo, promieniowanie mikrofalowe, fotony, algorytmy
