Badacze z Instytutu Fizyki PAN w konkursie QuantERA
W pierwszym konkursie QuantERA programu Unii Europejskiej ERA-NET poświęconego ugruntowaniu pozycji Europy w obiecujących obszarach technologii przez rozwijanie badań podstawowych i stosowanych na potrzeby informatyki kwantowej, cztery grupy badawcze Instytutu Fizyki PAN zakwalifikowały się do udziału w międzynarodowych projektach. Będą uczestniczyć w badaniach mających na celu stworzenie narzędzi i technologii informatyki kwantowej.
Program naukowy sieci QuantERA skupi się na zaawansowanych technologiach wykorzystujących konkretne zjawiska kwantowe, takie jak superpozycja stanów, wykorzystanie niemożliwości klonowania lub stany splątane dla osiągnięcie nowych lub radykalnie poprawionych funkcjonalności.
Laboratoria Instytutu Fizyki będą uczestniczyć w czterech, z 26 realizowanych w europejskiej przestrzeni naukowej projektów QuantERA.
Grupa dr. hab. Łukasza Cywińskiego będzie uczestniczyć w projekcie "SiQuBus - dalekozasięgowy pas transmisyjny dla elektronowych kubitów spinowych w krzemie". Celem projektu jest stworzenie nowej architektury komputera kwantowego opartego na spinach elektronów uwięzionych w krzemowych kropkach kwantowych. Nowym elementem tej architektury będą dalekozasięgowe pasy transmisyjne - łańcuchy kropek kwantowych, wzdłuż których możliwy będzie koherentny transfer spinu pojedynczego elektronu. Doświadczalne pokazanie działania takich pasów pozwoli na rozwiązanie jednego z głównych problemów hamujących rozwój komputerów kwantowych opartych na elektrostatycznie zdefiniowanych kropkach kwantowych - koherentnego transferu kwantowej informacji pomiędzy oddalonymi od siebie kwantowymi rejestrami składającymi się z kilku oddziałujących ze sobą kubitów. Zespół profesora Cywińskiego będzie w ramach projektu modelował różnorodne źródła niedoskonałości transferu i dekoherencji ruchomych spinów. Badania te będą prowadzone w ścisłej współpracy z grupami doświadczalnymi z Niemiec, Francji i Holandii.
Grupy badaczy Instytutu, kierowane przez profesora Bolesława Kozankiewicza, będą współrealizować w ramach sieci QuantERA dwa projekty: Projekt RouTe , którego celem jest stworzenie technologii kwantowych możliwych do wykorzystania w temperaturze pokojowej. Obiektem badań będą materiały organiczne wykazujące właściwości kwantowe gdy zostaną rezonansowo sprzężone z modami pola elektromagnetycznego we wnęce lub ze strukturami plazmonicznymi. Realizowane będą m. innymi: kwantowe symulatory wielo-ciałowych modeli sieci i stanów topologicznych materii z polarytonami; silnie sprzężone połączenia światło-materia do kwantowej komunikacji i magazynowania informacji; wzmacnianie reaktywności chemicznej wykorzystujące silne sprzężenie materiałów organicznych z modami fotonicznymi. Projekt ma charakter interdyscyplinarny łącząc wyniki badaczy z: Finlandii, Francji, Hiszpanii, Niemiec, Polski i Szwajcarii, ekspertów z optyki kwantowej, fizyki ciała stałego, chemii i fizyki materiałów organicznych.
W ramach ORQUID , drugiego projektu realizowanego w Zespole profesora Kozankiewicza, będą badane możliwość wykorzystania pojedynczych cząsteczek organicznych do konstrukcji detektora fotonów, elektronów i fononów. Te cząsteczki będą oddziaływały ze światłem w światłowodach i wnękach generując fotony. Będą również detektorem pojedynczych ładunków w nanometrowych obwodach elektronicznych umożliwiając koherentną kwantowo wymianę informacji. Po trzecie, cząsteczki wbudowane w urządzenia nano-mechaniczne będą mogły mierzyły siły i odkształcenia w nowej generacji maszyn nanoskali. Osiągnięcie przedstawionych celów pozwoli na zintegrowanie uzyskanych funkcjonalności w hybrydowe układy kwantowe. Konsorcjum projektu ORQUID obejmuje grupy badaczy z Francji, Hiszpanii, Holandii, Niemiec, Polski, Wielkiej Brytanii i Włoch.
Profesor Michał Matuszewski, wraz z współpracownikami będzie uczestniczył w badaniach projektu "InterPol", który ma na celu realizację w warunkach laboratoryjnych sieci ekscytonów-polarytonowych jako półprzewodnikowej platformy dla symulacji kwantowych. Głównym celem projektu jest osiągnięcie reżimu silnych korelacji kwantowych, w którym oddziaływania pojedynczych polarytonów przeważą dekoherencję związaną ze stratami fotonów, co umożliwiłoby stworzenie prostych symulatorów kwantowych. Projekt może odegrać znaczącą rolę w rozwoju łatwiej dostępnych technologii kwantowych w temperaturze pokojowej, a także przyczynić się do zrozumienia fizyki układów nierównowagowych w nanoskali. W projekcie biorą także udział laboratoria z Francji, Izraela, Niemiec i Wielkiej Brytanii.
Planowany budżet projektu QuantERA to ok. 37 milionów Euro, w tym ok. 25,5 milionów Euro ma pochodzić ze środków organizacji finansujących badania naukowe partycypujących krajów członkowskich, a dodatkowe 11,5 milionów Euro ze środków Komisji UE.
Projekt QuantERA jest jednym z wielu prowadzonych obecnie na świecie projektów dążących do zrealizowania formułowanych kilkadziesiąt lat temu wizjonerskich przewidywań Richarda P. Feynmana, Davida Deutscha i wielu innych, czyli kwantowego symulowania fizyki i kwantowych obliczeń. Cele projektu, przewidziane na ich realizacje środki, oraz jakość świetnych zespołów naukowych, które się tego zadania podjęły pozwalają sądzić, że te przewidywania staną się rzeczywistością w XXI wieku.