Спільна робота вчених з Італії, Німеччини та Франції має на меті розробку квантового комп'ютера, який функціонуватиме на основі скляних фотонних чипів.
Хоча квантові комп'ютери можуть перевершувати традиційні, реалізація таких рішень стикається з багатьма викликами. Ініціатива, яку реалізує Міланський політехнічний інститут, об'єднує команду науковців з провідних дослідницьких інститутів та малих підприємств Франції, Італії та Німеччини, метою яких є вдосконалення квантових характеристик за допомогою скляних матеріалів.
Вчені використовують чипи, розроблені компанією Ephos, для створення фотонного квантового комп'ютера. Ці чипи здатні обробляти та передавати дані за допомогою світлових сигналів. Вони підтримують до 200 реконфігурованих оптичних режимів, що дозволяє динамічно регулювати переміщення світла.
«Використання матеріалів, що пропускають світло, є критично важливим. Це складна задача, адже потрібно обмежувати світло, уникаючи його поглинання. Якщо світло поглинається, воно не може розповсюджуватися», — коментує Джулія Акконча з Міланського політехнічного університету.
Вчені прагнуть генерувати окремі фотони й направляти їх через скляні схеми, що може дозволити вирішити важливі задачі, такі як розробка нових ліків та акумуляторів, а також дослідження Всесвіту. Технологія лазерного друку на склі обіцяє бути перспективною: у процесі роботи генеруються світлові частинки, які через оптоволокно потрапляють до чипа, виготовленого зі скла, що мінімізує ризик відхилення фотонів.
Наразі німецька компанія Pixel Photonics займається вдосконаленням надчутливих детекторів для реєстрації кожного фотона. У той же час компанія Schott AG виробляє високоякісні скляні підкладки.
Команда під керівництвом Джулії Аккончі розробляє електроніку для управління системою. Паралельно фахівці з експериментальної квантової оптики з Університету Ла Сапієнца займаються генерацією одиничних фотонів.
Єдиний фонд Франції створює програмне забезпечення з відкритим кодом для квантових обчислень. Команди Національного центру наукових досліджень та Університету Монпельє моделюють сучасні рішення для зберігання енергії, що є основою для майбутніх розробок на базі квантових технологій.
Дослідники QLASS поставили собі ціль: розробити робочий фотонний квантовий пристрій в Університеті Ла Сапієнца до 2026 року. Після завершення проєкту програмне забезпечення, яке створено в Університеті Монпельє та Єдиному фонді, дозволить протестувати цей пристрій.
Перше завдання нового квантового комп'ютера — розробка вдосконалених літій-іонних акумуляторів. Використовуючи варіаційні квантові алгоритми, що допомагають квантовим системам ефективніше вирішувати завдання, квантові обчислення можуть моделювати хімію акумуляторів, прискорювати пошук нових матеріалів та покращувати моніторинг стану.
Хоча вчені знають закони, що керують атомами, відстеження їх взаємодій у реальному часі є надзвичайно складним завданням, яке перевищує можливості сучасних кремнієвих комп'ютерів. Дослідники сподіваються, що квантові комп'ютери допоможуть пришвидшити розробку нових матеріалів для акумуляторів і ліків.
Результати досліджень були опубліковані в журналі Horizon Magazine.
Джерело: ZMEScience