Група науковців з Італії, Німеччини та Франції займається розробкою нового покоління квантових комп'ютерів, що базуються на використанні фотонних чипів зі скла.
Ці пристрої, які мають потенціал перевершити традиційні комп'ютери, стикаються з численними викликами в своїй реалізації. Ініціатива, що реалізується в Міланському політехнічному університеті, об'єднує експертів з провідних наукових установ і малих підприємств, які прагнуть вдосконалити квантові технології, використовуючи унікальні властивості скла.
Дослідники впроваджують чипи, розроблені компанією Ephos, для створення фотонних квантових комп'ютерів. Ці чипи здатні обробляти інформацію за допомогою світла, підтримуючи до 200 оптичних режимів, що дозволяє динамічно контролювати рух світла.
«Використання прозорих матеріалів є складним завданням, оскільки потрібно обмежити світло, не допускаючи його поглинання. Якщо світло поглинається, його поширення неможливе», — пояснює Джулія Акконча з Міланського політехнічного університету.
Вчені прагнуть генерувати окремі фотони і направляти їх через скляні схеми, що, в перспективі, може сприяти вирішенню нагальних проблем, таких як розвиток нових ліків та більш ефективних акумуляторів. Технологія лазерного друку на склі виглядає багатообіцяючою: світлові частинки, що генеруються в процесі, потрапляють у чип через оптоволокно, зводячи до мінімуму ризик відхилення фотонів.
Наразі компанія Pixel Photonics працює над вдосконаленням чутливих детекторів для реєстрації окремих фотонів, а Schott AG забезпечує високоякісні скляні основи.
Команда під керівництвом Джулії Аккончі також розробляє електроніку для управління системою, в той час як фахівці з експериментальної квантової оптики з університету Ла Сапієнца займаються генерацією одиничних фотонів.
Єдиний фонд Франції розробляє програмне забезпечення з відкритим кодом для квантових обчислень, а Національний центр наукових досліджень та Університет Монпельє працюють над моделями для зберігання енергії, що є критично важливими для майбутніх квантових технологій.
Метою дослідників QLASS є створення функціонуючого фотонного квантового пристрою в університеті Ла Сапієнца до 2026 року. Після завершення проекту програмне забезпечення, розроблене в університеті Монпельє, дозволить провести тести на цьому пристрої.
Першим завданням нового квантового комп'ютера стане розробка удосконалених літій-іонних акумуляторів. Використовуючи варіаційні квантові алгоритми, квантові обчислення можуть моделювати хімію акумуляторів, спрощуючи пошук нових матеріалів і покращуючи моніторинг їх стану.
Хоча вчені розуміють закони, що керують атомами і сполуками, відстеження їх взаємодій у реальному часі залишається складним завданням, яке перевищує можливості сучасних кремнієвих комп'ютерів. Дослідники сподіваються, що квантові комп'ютери допоможуть у прискоренні розробки нових матеріалів для акумуляторів та ліків.
Результати дослідження опубліковані в журналі Horizon Magazine.
Джерело: ZMEScience
