В Европе запущен крупнейший квантовый компьютер на основе фотонного сэмплирования, разработанный исследователями из университета Падерборн в Германии. Этот прорыв в области квантовых технологий не только демонстрирует растущий интерес к инновациям в вычислительной области, но и открывает новые горизонты для решения сложнейших задач, стоящих перед современным обществом. Квантовые компьютеры давно считают следующей границей в вычислительной технике. Они обладают уникальной способностью решать сложные математические задачи значительно быстрее, чем самые производительные классические суперкомпьютеры. Возможности этих машин открывают двери к решению таких задач, как разработка новых лекарств, оптимизация логистических процессов и анализ финансовых рынков.
Однако реализация этого потенциала сталкивается с различными техническими трудностями, включая чувствительность к ошибкам и необходимость в стабильных условиях работы. Фотонные квантовые компьютеры, как раз, являются одним из перспективных направлений для дальнейших исследований. Они используют фотоны — элементарные частицы света — для выполнения вычислений, что позволяет им работать при комнатной температуре и снижает требования к охлаждению. Это, безусловно, увеличивает удобство в эксплуатации. Однако подобные системы подвержены оптическим потерям, что затрудняет их внедрение.
Исследователи из университета Падерборн обратились к своему обширному опыту в области фотонных технологий для создания квантового компьютера, который смог бы минимизировать оптические потери. В рамках проекта, названного Paderborn Quantum Sampler (PaQS), команда сконструировала крупнейшую в Европе машину Gaussian boson sampling. Уникальность этого подхода заключается в том, что система позволяет глубже понять, где именно фотоны покидают квантовую сеть, и разработать методы для устранения выявленных проблем. Совмещая передовые научные разработки с практическими приложениями, исследователи использовали программируемый интерферометр, который может интегрировать разнообразные конфигурации в своих экспериментах. Эта гибкость предоставляет возможность для будущих разработок в области квантовых вычислений.
Например, PaQS может применяться для решения задач, связанных с свертыванием белков или определением молекулярных состояний в фармацевтических исследованиях. Профессор Кристина Зильбергорн, физик Института фотонных квантовых систем в университете Падерборн, подробно охарактеризовала подход своей команды: «С помощью этой системы световые частицы распределяются и направляются через сеть волоконно-оптических кабелей, наподобие того, как в железнодорожном узле функционируют свичи. На выходе сети мы измеряем места, где возникают фотоны». Это позволит не только улучшить текущее состояние технологий, но и подготовить платформу для будущих исследований, вовлекая в них другие дисциплины и направления науки. Разработка PaQS — это результат совместных усилий команды ученых и таких компаний, как Menlo Systems, Fraunhofer IOF Jena и Swabian Instruments, проект был координирован компанией Q.
ANT, обладающей знаниями в области индустриальных квантовых технологий. Этот междисциплинарный подход до сих пор считается одним из наиболее успешных в научных исследованиях, но в области квантовых технологий он приобретает особое значение. Важной частью работы над PaQS стало устранение некоторых недостатков, связанных с оптическими потерями в системах фотонных квантовых компьютеров. Специалисты из Падерборна разработали сложные механизмы для управления потоками фотонов и минимизации потерь, что может в дальнейшем значительно повысить коэффициент полезного действия таких устройств. Разработка этого квантового компьютера в Германии также открывает новые горизонты для облачных вычислений.
В ближайшем будущем PaQS будет доступен для окончания научных исследований через облачные платформы, что позволит различным научным и коммерческим организациям проводить собственные эксперименты с использованием самой современной квантовой технологии, не имея при этом значительных финансовых вложений. В целом, PaQS не просто еще одна система для обработки данных, это потенциальный шаг к более мощным и устойчивым вычислительным системам, которые могут значительно изменить облик науки, техники и даже всей экономики. Квантовые вычисления, которые позволяют распараллеливать задачи на невиданном ранее уровне, могут привести к революции в нескольких отраслях, включая медицину, химию, финансы и искусственный интеллект. Эти последние достижения в области квантовых технологий, такие как запуск крупнейшего фотонного квантового компьютера в Европе, еще раз подчеркивают, насколько важно инвестиции в науку и исследования. Мы стоим на пороге новой эры вычислений, где возможности фотографической квантовой технологии не ограничиваются лишь теоретическими разработками, а становятся доступными для практического применения в реальной жизни.
