Группа ученых из Италии, Германии и Франции активно занимается разработкой нового квантового компьютера, использующего инновационные стеклянные фотонные чипы.

Хотя квантовые компьютеры обещают значительно превзойти традиционные системы, их реализация сталкивается с множеством вызовов. Проект, инициированный Миланским политехническим университетом, объединяет специалистов из известных исследовательских учреждений и малых предприятий Италии, Германии и Франции, целью которых является улучшение квантовых характеристик за счет использования стекла.

Исследователи используют специальные стеклянные чипы, разработанные компанией Ephos, для создания фотонного квантового компьютера. Эти чипы способны обрабатывать и передавать данные с помощью света и поддерживают до 200 реконфигурируемых оптических режимов, что позволяет динамически управлять перемещением света внутри чипа.

«Использование материалов, пропускающих свет, очень важно, но является сложной задачей, так как необходимо ограничить путь света, не позволяя ему поглощаться», — объясняет Джулия Акконча из Миланского политехнического университета.

Ученые стремятся генерировать отдельные фотоны и направлять их через стеклянные схемы, что в будущем может помочь решить важные задачи, такие как разработка более эффективных аккумуляторов, новых лекарств и исследование Вселенной. Перспективной является технология лазерной печати на стекле. Процесс генерирует световые частицы, которые через оптоволокно попадают в этот чип, и поскольку все сделано из стекла, риск отклонения фотонов минимален.

В настоящее время немецкая компания Pixel Photonics занимается улучшением сверхчувствительных детекторов, которые позволят регистрировать каждый фотон, а компания Schott AG 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 университета Ла Сапиенца занимаются генерацией одиночных фотонов.

Французский единый фонд разрабатывает программное обеспечение с открытым кодом для квантовых вычислений. Команды Национального центра научных исследований и Университета Монпелье моделируют новаторские решения для хранения энергии, что является важной основой для будущих квантовых технологий.

Исследователи QLASS имеют общую цель: создать функционирующее фотонное квантовое устройство в Университете Ла Сапиенца к 2026 году. После завершения проекта программное обеспечение, разработанное в Университете Монпелье и Едином фонде, будет использовано для тестирования устройства.

Первой задачей нового квантового компьютера будет разработка усовершенствованных 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 пределы возможностей современных кремниевых компьютеров. Исследователи ожидают, что квантовые компьютеры помогут ускорить разработку новых материалов для аккумуляторов и лекарств.

Результаты исследования опубликованы в журнале Horizon Magazine.

Источник: ZMEScience