Инновации в квантовых технологиях: новые горизонты с фотонными чипами
Группа ученых из Италии, Германии и Франции работает над созданием квантового компьютера на основе стеклянных фотонных чипов.
Несмотря на то, что квантовые компьютеры обещают значительно превзойти традиционные, их практическое использование сталкивается с множеством проблем. Инициатива, реализуемая Миланским политехническим университетом, объединяет команды ученых из ведущих исследовательских учреждений и малых и средних предприятий Франции, Италии и Германии, стремящихся улучшить квантовые технологии с помощью стекла.
Исследователи используют стеклянные чипы, разработанные компанией Ephos, для создания фотонного квантового компьютера. Эти чипы обрабатывают и передают информацию с помощью света, поддерживая до 200 реконфигурируемых оптических режимов, что позволяет динамически управлять движением света в чипе.
«Необходимо использовать материалы, которые пропускают свет. Это сложная задача, так как нужно ограничивать свет, избегая его поглощения. Если свет поглощается, он не может распространяться», — объясняет Джулия Акконча из Миланского политехнического университета.
Ученые стремятся генерировать отдельные фотоны и направлять их через стеклянные схемы, что может позволить решить важные проблемы, такие как создание более эффективных аккумуляторов, новых лекарств и раскрытие тайн Вселенной. Перспективной является технология лазерной печати на стекле; в процессе работы генерируются световые частицы, которые по оптоволокну попадают в этот чип. Все сделано из стекла, поэтому риск отклонения фотонов на пути минимален.
В настоящее время немецкая компания Pixel Photonics занимается улучшением 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, которая будет управлять системой. Вместе с тем специалисты 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 этот прибор.
Первым заданием 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 ожидают, что квантовые компьютеры помогут ускорить разработку новых материалов для аккумуляторов и медикаментов.
Результаты исследования опубликованы в журнале Horizon Magazine.
Источник: ZMEScience
