Група вчених з Італії, Німеччини та Франції активно займається розробкою новітнього квантового комп'ютера, що базується на інноваційних скляних фотонних чипах.

Хоча квантові комп'ютери обіцяють відзначитися видатною продуктивністю в порівнянні з традиційними системами, їх реалізація стикається з численними викликами. Проект, ініційований Міланським політехнічним університетом, об'єднує спеціалістів з відомих наукових установ і малих підприємств Італії, Німеччини та Франції, метою яких є покращення квантових характеристик через використання скла.

Дослідники застосовують спеціальні скляні чипи, розроблені компанією Ephos, для створення фотонного квантового комп'ютера. Ці чипи здатні обробляти та передавати дані за допомогою світла і підтримують до 200 реконфігурованих оптичних режимів, що дозволяє динамічно регулювати переміщення світла всередині чипа.

«Використання матеріалів, що пропускають світло, є важливим, але складним завданням, оскільки потрібно обмежити шлях світла, не допускаючи його поглинання», — пояснює Джулія Акконча з Міланського політехнічного університету.

Метою науковців є генерація окремих фотонів та їх направлення через скляні схеми, що, в майбутньому, дозволить вирішити важливі завдання, такі як розробка нових ліків, створення ефективніших акумуляторів та дослідження Всесвіту. Технологія лазерного друку на склі є однією з найбільш перспективних. Процес генерує світлові частинки, які через оптоволокно потрапляють у чип, і оскільки все виготовлено зі скла, ризик відхилення фотонів є мінімальним.

Наразі німецька компанія Pixel Photonics працює над вдосконаленням надчутливих детекторів, які дозволять реєструвати кожен фотон, в той час як компанія Schott AG постачає високоякісні скляні підкладки.

Команда дослідників під керівництвом Джулії Аккончі займається розробкою високопродуктивної електроніки для управління системою. Одночасно фахівці з експериментальної квантової оптики з університету Ла Сапієнца займаються генерацією одиночних фотонів.

Французький єдиний фонд займається створенням програмного забезпечення з відкритим кодом для квантових обчислень. Команди Національного центру наукових досліджень та Університету Монпельє моделюють новаторські рішення для зберігання енергії, що є важливою основою для майбутніх квантових технологій.

Дослідники QLASS мають спільну мету: створити функціонуючий фотонний квантовий пристрій в Університеті Ла Сапієнца до 2026 року. Після завершення проекту програмне забезпечення, розроблене в Університеті Монпельє та Єдиному фонді, буде використано для тестування пристрою.

Перше завдання нового квантового комп'ютера — розробка удосконалених літій-іонних акумуляторів. Завдяки варіаційним квантовим алгоритмам, які допомагають квантовим машинам вирішувати завдання з максимальною ефективністю, квантові обчислення можуть змоделювати хімію акумуляторів, прискорити пошук нових матеріалів та покращити моніторинг стану.

Хоча вчені розуміють закони, що керують атомами і молекулами, стежити за їх взаємодією в реальному часі вкрай складно і виходить за межі можливостей звичайних кремнієвих комп'ютерів. Дослідники сподіваються, що квантові комп'ютери допоможуть прискорити розробку нових матеріалів для акумуляторів та лікарських засобів.

Результати дослідження опубліковані у журналі Horizon Magazine.

Джерело: ZMEScience