Całe przedsięwzięcie jest realizowane w ramach projektu MIKOK, którego celem będzie dostarczenie prototypowej wersji infrastruktury komputera kwantowego opartego na jonach wapnia. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, to nasi rodacy zaprezentują działający wariant pod koniec tego roku. Jak wynika z informacji przekazanych przez portal Nauka w Polsce, to właśnie w kraju nad Wisłą powstaje większość kluczowych elementów, bez których osiągnięcie wyznaczonego celu nie byłoby możliwe.
Czytaj też: Naukowcy testują granice między fizyką klasyczną a kwantową. Posłużyły do tego dwie kulki
Polska zdecydowanie nie należy do liderów rozwoju technologii kwantowych, dlatego nasi eksperci muszą gonić konkurencję. Stworzenie opisywanego prototypu – historycznego w skali kraju – będzie jednym z ważnych kroków w tę stronę. Jak dodaje dr inż. Zbigniew Wawrzyniak z Politechniki Warszawskiej, aby nadążyć za tym, co dzieje się teraz na świecie, konieczne jest wykonanie takiego kroku.
W prototypowej wersji warszawska infrastruktura mieści się w pomieszczeniu, w którym umieszczono pułapkę jonową, precyzyjne lasery do chłodzenia i zmiany stanów kwantowych uwięzionych jonów, systemy elektroniczne sterujące laserami i pułapką oraz system komputerowy odpowiedzialny za zarządzanie. Wokół pułapki jonowej znajdują się przewody, a także układy laserowe, optyka światłowodowa, elementy pomiarowe czy liczne układy optoelektroniczne.
Przedstawiciele Politechniki Warszawskiej opracowują infrastrukturę kwantową, która ma skrócić dystans Polski do innych krajów w tej dziedzinie
Wspomniane jony muszą zostać spułapkowane, a następnie schłodzone i ustawione tak, aby pracowały po pobudzeniu przez lasery. Na koniec uzyskane stany kwantowe muszą zostać zarejestrowane i zinterpretowane. Dotarcie do tego etapu będzie oznaczać, że polscy inżynierowie stworzyli odpowiednie środowisko do rozpoczęcia wykonywania różnego rodzaju zadań z udziałem algorytmów kwantowych.
Wykorzystując wiązki laserowe emitujące impulsy światła naukowcy uwalniają atomy wapnia ze specjalnych pastylek zawierających kawałki wapnia. Uwolnione atomy podlegają później jonizacji, by ostatecznie zostać schłodzonymi i uwięzionymi w pułapce w temperaturze bliskiej zeru absolutnemu. Ich interakcje z polami elektromagnetycznymi prowadzą do sytuacji, w której w pułapce tworzy się jednowymiarowy kryształ. Dzięki wzbudzeniu laserami można zapisywać informacje, a udział dodanej energii sprawia, że jony przechodzą ze stanu podstawowego do wzbudzonego.
Czytaj też: Zero odpadów, pełna moc. Ogniwa słoneczne z perowskitu dostają drugie życie
Wzbudzone i niewzbudzone jony można odróżniać poprzez oświetlanie ich światłem lasera, co w reakcji powinno prowadzić do wyemitowania fotonów – bądź też nie. Przy udziale tzw. kubitów, czyli bitów kwantowych, zachodzi cała magia dotycząca obliczeń. Takie kubity mogą bowiem przyjmować nie tylko wartości 0 lub 1, ale również obie jednocześnie. Dzięki temu mogą przenosić zdecydowanie więcej informacji niż ma to miejsce w przypadku klasycznych bitów.
Polacy zamierzają stworzyć układ zawierający 20 kubitów. Nie będzie to oczywiście rekordowym wynikiem w skali świata, ale od czegoś trzeba zacząć. Ostatecznym celem, zarówno w Polsce, jak i na całym globie, będzie osiągnięcie supremacji kwantowej. Oznaczałoby to przewyższenie możliwości obliczeniowych klasycznych superkomputerów. Są to jednak wyjątkowo odległe plany, choć kto wie, być może nasi rodacy odegrają kluczową rolę w ich realizacji.