Сътрудничество от учени от Италия, Германия и Франция работи по създаването на квантов компютър, използващ стъклени фотонни чипове.

Въпреки че квантовите компютри обещават да бъдат много по-мощни от традиционните, има много предизвикателства пред създаването на такива практични и ефикасни устройства. Инициативата, ръководена от Политехническия университет в Милано, обединява екип от учени от водещи изследователски центрове и малки и средни предприятия във Франция, Италия и Германия, които се стремят да подобрят квантовата производителност, използвайки свойствата на стъклото.

Изследователите използват стъклени чипове, разработени от Ephos, за да създадат фотонен квантов компютър. Тези чипове обработват и предават информацията с помощта на светлината. Те поддържат до 200 реконфигурируеми оптични режима, което прави възможно динамичното регулиране на движението на светлината в чипа. 

„Трябва да използвате материали, които позволяват на светлината да преминава. Това е трудна задача, защото трябва да ограничите светлината, но да избегнете поглъщането ѝ. Ако светлината се поглъща, тя не може да се разпространява“ — обяснява Джулия Аконча от Политехническия университет в Милано. 

Учените искат да генерират отделни фотони и да ги насочват през стъклени схеми, което потенциално би могло да реши належащите проблеми като по-ефективни батерии, нови лекарства и отключване на тайните на Вселената. Една обещаваща технология е лазерният печат върху стъкло. Процесът генерира светлинни частици, които пътуват през оптични влакна до чипа. Всичко е направено от стъкло, така че рискът фотоните да бъдат отклонени по пътя е минимален.

В момента немската компания Pixel Photonics работи върху подобряването на ултрачувствителни детектори за регистриране на всеки фотон, докато Schott AG произвежда и доставя висококачествени стъклени подложки.

Екип от изследователи, ръководен от Джулия Акончи, разработва високопроизводителна електроника, която ще контролира системата, докато специалистите по експериментална квантова оптика от университета Сапиенца в Рим работят върху генерирането на единични фотони.

Единен френски фонд разработва софтуер с отворен код за квантови изчисления. Екипи от Националния център за научни изследвания и Университета в Монпелие моделират усъвършенстваните решения за съхранение на енергия, които са важна основа за бъдещите програми, базирани на квантови технологии.

Изследователи на QLASS имат обща цел: да създадат работещо фотонно квантово устройство в университета Сапиенца до 2026 г. След завършване на проекта, софтуерът, разработен в университета в Монпелие и Единния фонд, ще позволи устройството да бъде тествано.

Първата задача на новия квантов компютър ще бъде разработването на по-добри литиево-йонни батерии. Използвайки вариационни квантови алгоритми – специални инструкции, които помагат на квантовите машини да решават проблемите по-ефективно – квантовите изчисления биха могли да моделират химията на батериите, да ускорят търсенето на нови материали и дори да подобрят мониторинга на състоянието.

Въпреки че учените разбират законите, които управляват атомите и съединенията, проследяването на техните взаимодействия в реално време е изключително трудно и отвъд възможностите на днешните силициеви компютри. Изследователите очакват квантовите компютри да помогнат за ускоряване на разработването на нови материали за акумулатори и лекарства.