Сотрудничество ученых из Италии, Германии и Франции нацелено на разработку квантового компьютера, который будет использовать стеклянные фотонные чипы.
Хотя квантовые компьютеры обещают значительно превзойти традиционные, на пути к созданию таких практичных и эффективных устройств возникает множество проблем. Инициатива, осуществляемая Миланским политехническим университетом, объединяет команду исследователей из ведущих научных центров и малых и средних предприятий Франции, Италии и Германии, которые стремятся улучшить квантовые характеристики с использованием свойств стекла.
Исследователи применяют стеклянные чипы, разработанные компанией Ephos, для создания фотонного квантового компьютера. Эти чипы обрабатывают и передают информацию с помощью света. Они поддерживают до 200 реконфигурируемых оптических режимов, что позволяет динамически регулировать движение света в чипе.
«Необходимо использовать материалы, которые пропускают свет. Это сложная задача, так как требуется ограничить свет, избегая его поглощения. Если свет поглощается, он не может распространяться», — объясняет Джулия Акконча из Миланского политехнического университета.
Ученые хотят генерировать отдельные фотоны и направлять их через стеклянные схемы, что в будущем может позволить решить такие важные задачи, как создание более эффективных аккумуляторов, новых лекарств и разгадка тайн Вселенной. Перспективной является технология лазерной печати на стекле. В процессе работы генерируются световые частицы, которые через оптоволокно попадают в этот чип. Все сделано из стекла, поэтому риск отклонения фотонов по пути минимален.
В настоящее время немецкая компания Pixel Photonics занимается усовершенствованием сверхчувствительных детекторов для регистрации каждого фотона. В то же время компания Schott AG производит и поставляет высококачественные стеклянные подложки.
Команда исследователей под руководством Джулии Аккончи разрабатывает высокопроизводительную электронику для управления системой. В то же время специалисты по экспериментальной квантовой оптике из Римского университета Ла Сапиенца занимаются генерацией одиночных фотонов.
Единый фонд Франции разрабатывает программное обеспечение с открытым кодом для квантовых вычислений. Команды Национального центра научных исследований и Университета Монпелье моделируют передовые решения для хранения энергии, которые являются важной основой для будущих программ на основе квантовых технологий.
Исследователи QLASS имеют общую цель: создать работающий фотонный квантовый прибор в Университете Ла Сапиенца к 2026 году. После завершения проекта программное обеспечение, разработанное в Университете Монпелье и Единым фондом, позволит протестировать это устройство.
Первой задачей нового квантового компьютера будет разработка более совершенных литий-ионных аккумуляторов. Используя вариационные квантовые алгоритмы — специальные инструкции, которые помогают квантовым машинам более эффективно решать задачи — квантовые вычисления могут моделировать химию аккумуляторов, ускорять поиск новых материалов и даже улучшать мониторинг состояния.
Хотя ученые понимают законы, управляющие атомами и соединениями, отслеживание их взаимодействий в реальном времени невероятно сложно и выходит за рамки возможностей современных кремниевых компьютеров. Исследователи надеются, что квантовые компьютеры помогут ускорить разработку новых материалов для аккумуляторов и лекарств.
Результаты исследования опубликованы в журнале Horizon Magazine.
Источник: ZMEScience