Інновації в квантових технологіях: нові горизонти з фотонними чипами
Група вчених з Італії, Німеччини та Франції реалізує проект зі створення квантового комп'ютера на основі скляних фотонних чипів.
Хоча квантові комп'ютери мають потенціал перевершити традиційні обчислення, їх комерційне використання стикається з багатьма викликами. Зусилля, що координуються Міланським політехнічним університетом, об’єднують дослідників з провідних наукових установ та малих підприємств у Франції, Італії та Німеччині, які прагнуть покращити квантові технології за допомогою скла.
Вчені використовують інноваційні скляні чипи, розроблені компанією Ephos, для створення фотонного квантового комп'ютера. Ці чипи здатні обробляти та передавати дані за допомогою світлових імпульсів, підтримуючи до 200 різних оптичних режимів, що дозволяє гнучко управляти світлом у чипі.
«Використання матеріалів, що пропускають світло, є складним завданням, адже потрібно контролювати світло, уникаючи його поглинання. Якщо світло поглинається, воно не може рухатися», — зазначила Джулія Акконча з Міланського політехнічного університету.
Вчені прагнуть генерувати одиничні фотони та маршрутизувати їх через скляні схеми, що може привести до розв’язання важливих проблем, таких як створення нових ліків або вдосконалення акумуляторів. Перспективною є технологія лазерного друку на склі, що дозволяє генерувати світлові частинки, які по оптоволокну передаються до чипа. Оскільки всі компоненти виготовлені зі скла, ризик відхилення фотонів мінімальний.
Наразі компанія Pixel Photonics з Німеччини працює над поліпшенням надчутливих детекторів для реєстрації одиничних фотонів, у той час як Schott AG постачає високоякісні скляні підкладки.
Команда під керівництвом Джулії Аккончі також займається розробкою високопродуктивної електроніки для управління системою. Фахівці з римського університету Ла Сапієнца займаються генерацією одиничних фотонів.
Єдиний фонд Франції створює програмне забезпечення з відкритим кодом для квантових обчислень, а команди Національного центру наукових досліджень та Університету Монпельє працюють над новими рішеннями для зберігання енергії, що стане основою для майбутніх квантових технологій.
Дослідники QLASS мають амбітну мету: створити працюючий фотонний квантовий пристрій у Ла Сапієнца до 2026 року. Після завершення проекту програмне забезпечення, розроблене в Монпельє та Єдиному фонді, дозволить протестувати пристрій.
Перше завдання нового квантового комп'ютера — розробка вдосконалених літій-іонних акумуляторів. Використовуючи варіаційні квантові алгоритми, які допомагають квантовим машинам ефективніше вирішувати завдання, квантові обчислення зможуть моделювати хімію акумуляторів, шукати нові матеріали та покращувати моніторинг стану.
Хоча вчені мають розуміння законів атомів і сполук, відстеження їх взаємодій у реальному часі надзвичайно складне і перевищує можливості сучасних кремнієвих комп'ютерів. Дослідники сподіваються, що квантові комп'ютери прискорять розробку нових матеріалів для акумуляторів та медикаментів.
Результати дослідження опубліковані в журналі Horizon Magazine.
Джерело: ZMEScience
