Kvantinių tyrimų revoliucija: Paderborno mokslininkai nustato naujus standartus!

Kvantinių tyrimų revoliucija: Paderborno mokslininkai nustato naujus standartus!

Mokslininkai iš Paderborno universitetas padarė novatorišką pažangą kvantinių tyrimų srityje. Naujame projekte buvo sukurta kriogeninė grandinė, kuri naudojama daug greičiau valdyti ir manipuliuoti šviesos kvantais (fotonais). Ši naujovė yra svarbi ne tik kvantiniam skaičiavimui, bet ir gali turėti revoliucinių pritaikymų komunikacijos ir modeliavimo srityse.

Šio tyrimo rezultatai buvo paskelbti specializuotame žurnale Optica. Tyrėjai sugebėjo aktyviai manipuliuoti šviesos impulsais, sudarytais iš atskirų fotonų, o tai buvo įmanoma naudojant vadinamąją „feedforward operaciją“. Šis metodas leidžia realiuoju laiku išmatuoti ir valdyti šviesos srautą, žymiai sumažinant ankstesnius techninius apribojimus, dėl kurių buvo uždelstas matavimas, apdorojimas ir valdymas. Naujoji technologija sugeba sumažinti šiuos vėlavimus iki mažiau nei ketvirčio milijardosios sekundės dalies.

Techninės naujovės ir bendradarbiavimas

Dr. Frederiko Thiele ir Niklaso Lamberty vadovaujama komanda iš „Mesoscopic Quantum Optics“ darbo grupės naudojo moderniausius superlaidžius detektorius, kad tiksliai išmatuotų šviesos kvantus. Ši elektroninė grandinė veikė itin žemoje, maždaug -270 laipsnių Celsijaus temperatūroje, o tai buvo labai svarbu norint apdoroti signalus be jokio reikšmingo delsimo. Taip pat buvo nustatyta, kad grandinė generuoja mažiau šilumos, o tai labai svarbu kriostatuose.

Projekto pavadinimu ARCTIC („Inovatyvių skaičiavimų pažangūs kriogeninių technologijų tyrimai“) mokslinių tyrimų tikslas – sukurti Europos kriogeninės fotonikos ir mikroelektronikos tiekimo grandinę. Šiame projekte dalyvauja maždaug 36 geriausi Europos mokslinių tyrimų institutai, pramoninės gamybos įrenginiai ir taikymo partneriai. Kartu jie dirba kurdami keičiamo dydžio IRT mikrosistemas, kurios yra labai svarbios kvantinės kompiuterijos pramonei.

Kvantinės komunikacijos perspektyvos

Greitas ir tikslus fotonų valdymas ne tik turi įtakos kvantiniam skaičiavimui, bet ir atveria daug žadančių kvantinio ryšio perspektyvų. Ši technologija leidžia lengvai keistis raktais, kad būtų užkoduota su saugumu susijusi informacija. Skirtingai nuo algoritminės kriptografijos metodų, kvantinio ryšio saugumas grindžiamas fiziniais kvantinio susipynimo principais ir superpozicijos principu. Fraunhoferis IOF, kuri dirba su partneriais iš pramonės ir verslo, kuria kvantinių ryšių sistemų ir optinių ryšių technologijų pagrindus.

Ypatingą vaidmenį čia atlieka projektas QuNET, kurio tikslas – panaudoti kvantinę komunikaciją didelio saugumo tinkluose. Pirmajame projekto etape bus atliktas pagrindinis eksperimentas, kuriame, be kita ko, bus demonstruojamas technologinis demonstratorius, leidžiantis saugiai sujungti du pastatus laisvo spindulio optiniu ryšiu. Šie pokyčiai gali žymiai padidinti šiuolaikinių ryšių saugumo standartus.

Kriogenikos ir kvantinių ryšių pažanga yra ne tik techninis etapas, bet ir parodo naujos kartos kvantinių procesorių ir IRT taikomųjų programų galimybes. Bendradarbiavimas tarp mokslinių tyrimų institucijų ir pramonės bus itin svarbus siekiant toliau plėtoti šias technologijas ir pritaikyti jas taikymui.