Choć komputery kwantowe wciąż pozostają na etapie eksperymentalnym, czujniki i symulatory kwantowe już dziś znajdują praktyczne zastosowanie w takich dziedzinach jak inżynieria materiałowa, chemia, geologia, lotnictwo czy medycyna. W odpowiedzi na rosnące zapotrzebowanie na specjalistyczną wiedzę w tym obszarze, naukowcy z Centrum Fizyki Teoretycznej PAN we współpracy z University College London powołują nową jednostkę badawczą – Centrum Modelowania dla Technologii Kwantowych. Jej celem będzie opracowywanie metod opisu, testowania i certyfikacji urządzeń kwantowych.
Czytaj też: Od teorii do rzeczywistości w świecie kwantowym. Microsoft osiągnął niemożliwe
Dr hab. Krzysztof Pawłowski, dyrektor Centrum Fizyki Teoretycznej PAN, mówi:
Za pięć lat chcemy być jednym z wiodących ośrodków w Europie, który projektuje, testuje i certyfikuje technologie kwantowe. To inwestycja w przyszłość, w ludzi, wiedzę i rozwój ośrodka naukowego.
Zespół, który powstaje w Warszawie, nie zamierza konstruować komputerów kwantowych. Zamiast tego skupi się na czymś równie istotnym – tworzeniu narzędzi, które pozwolą zrozumieć, jak te maszyny działają. Powstaną otwarte kody źródłowe do modelowania zjawisk kwantowych oraz zestawy testów weryfikujących działanie urządzeń. To szczególnie ważne w dobie dynamicznego rozwoju rynku i coraz liczniejszych deklaracji firm o “kwantowych” możliwościach ich produktów.
Kwantowe centrum Europy w Warszawie
Symulatory kwantowe to specjalistyczne urządzenia, które pozwalają na precyzyjne odwzorowanie procesów fizycznych i chemicznych w warunkach niemożliwych lub zbyt kosztownych do uzyskania w tradycyjnym laboratorium. Dzięki nim naukowcy mogą badać zjawiska takie jak nadprzewodnictwo wysokotemperaturowe, reakcje chemiczne czy właściwości nowoczesnych, projektowanych od podstaw materiałów, które mają przewyższać efektywnością swoje naturalne odpowiedniki. Przykładem takich badań jest tzw. grafen ze światła – struktura, w której rolę atomów przejmują fotony, co ułatwia analizę zachowań cząsteczek. Inny przykład to czujniki grawitacyjne, które już dziś znajdują zastosowanie w lotnictwie – jako niezależne systemy nawigacyjne, działające nawet wtedy, gdy sygnał GPS zostaje zakłócony.
Czytaj też: Gigantyczne osiągnięcie Google. To może być przełom w świecie komputerów kwantowych
Dr hab. Krzysztof Pawłowski dodaje:
Chcemy, żeby każdy, kto pracuje nad urządzeniami kwantowymi, wiedział, że w Warszawie jest zespół, który może pomóc je zaprojektować i zrozumieć.
Współautorką projektu jest prof. Marzena Szymańska z University College London, Polka wychowana w Warszawie, która od ponad dwóch dekad rozwija karierę naukową na Zachodzie – od doktoratu w Cambridge, przez pracę w Oxfordzie, aż po profesurę w Londynie. Dziś – jak podkreśla – z satysfakcją uczestniczy w tworzeniu mostu między europejskimi standardami naukowymi a polskim potencjałem badawczym.
W ramach instytutu powstaje obecnie Centrum Modelowania dla Technologii Kwantowych – nowa jednostka badawcza, której celem będzie tworzenie narzędzi do analizy złożonych układów kwantowych oraz udostępnianie ich w postaci otwartego oprogramowania. Centrum będzie także służyć wsparciem dla naukowców i firm, oferując konsultacje, szkolenia oraz doradztwo techniczne. Docelowo ma również zająć się certyfikacją urządzeń kwantowych.
W ramach projektu powstaną otwarte kody źródłowe, które pozwolą modelować zjawiska kwantowe i będą dostępne zarówno dla środowisk akademickich, jak i sektora przemysłowego. Naukowcy podkreślają jednak, że równie istotna co same narzędzia jest wiedza ekspercka, niezbędna do ich prawidłowego i efektywnego wykorzystania.
Prof. Marzena Szymańska mówi:
Chcemy uniknąć uproszczenia, że “piszemy kod”. Naszym celem jest zrozumienie, jakie uproszczenia w modelach kwantowych są dopuszczalne i jak skutecznie projektować układy z użyciem konkretnych efektów kwantowych.
Centrum Modelowania dla Technologii Kwantowych ma być miejscem otwartym nie tylko dla naukowców, ale również dla firm i instytucji z całej Europy. Centrum Fizyki Teoretycznej PAN już teraz współpracuje z ośrodkami w Harvardzie, Oksfordzie, Zurychu i Wiedniu, bierze udział w prestiżowych projektach ERC Synergy i Horizon Europe, a jego zespół testuje prototypy komputerów kwantowych. Dzięki nowemu centrum rola Polski na mapie światowej fizyki kwantowej może znacząco wzrosnąć.
Projekt EUCENTRAL, realizowany przez Centrum Fizyki Teoretycznej PAN, uzyskał 2,47 mln euro dofinansowania z unijnego programu ERA Chairs. Program ten został stworzony z myślą o podnoszeniu poziomu badań naukowych w krajach, które dotychczas miały ograniczony udział w międzynarodowych projektach badawczo-rozwojowych lub dysponują słabiej rozwiniętą infrastrukturą naukową (tzw. widening countries).
Projekt będzie realizowany przez pięć lat i obejmuje nie tylko intensyfikację badań, ale również modernizację organizacyjną instytutu. Zakłada m.in. wdrożenie sprawdzonych europejskich modeli zarządzania nauką oraz rozwój współpracy z otoczeniem biznesowym i społecznym. Wkrótce rozpocznie się rekrutacja na stanowisko lidera grupy badawczej, która docelowo ma liczyć ponad dziesięciu naukowców. Równolegle trwa nabór do zespołu administracyjnego.