Nowe Centrum Modelowania dla Technologii Kwantowych, które powstaje przy Centrum Fizyki Teoretycznej PAN, aspiruje do roli jednego z kluczowych ośrodków wspierających rozwój europejskich technologii kwantowych
Projekt EUCENTRAL, realizowany we współpracy z University College London, to inwestycja nie tylko w nowoczesne metody badawcze, lecz także w reformę polskiej nauki.
– Za pięć lat chcemy być jednym z wiodących ośrodków w Europie, który projektuje, testuje i certyfikuje technologie kwantowe – zapowiada dr hab. Krzysztof Pawłowski, dyrektor Centrum Fizyki Teoretycznej PAN. Projekt EUCENTRAL, realizowany przez jego zespół wspólnie z prof. Marzeną Szymańską z University College London, otrzymał 2,47 mln euro dofinansowania z programu ERA Chairs w ramach Horyzontu Europa. Środki mają służyć nie tylko rozwojowi badań, ale również przekształceniu instytutu w nowoczesny ośrodek naukowy, zgodny z najlepszymi europejskimi standardami.
Celem nowego zespołu jest opracowanie metod opisu złożonych układów kwantowych oraz ich testowania i certyfikacji. W odróżnieniu od budowy samych komputerów kwantowych, zespół CFT PAN zajmie się analizą, czy dane urządzenia rzeczywiście wykorzystują efekty kwantowe i działają zgodnie z deklaracjami producentów.
Od grafenu ze światła po alternatywy dla GPS
Chociaż komputery kwantowe wciąż znajdują się na wczesnym etapie rozwoju, inne urządzenia – takie jak czujniki i symulatory – już dziś wykorzystywane są w fizyce, chemii, inżynierii materiałowej, a nawet lotnictwie i medycynie. Dzięki nim można modelować procesy zbyt trudne lub kosztowne do zbadania w warunkach laboratoryjnych, takie jak nadprzewodnictwo wysokotemperaturowe czy reakcje chemiczne w syntetycznych materiałach.
Wśród obiektów badań znajdują się m.in. symulacje grafenopodobnych struktur tworzonych przez światło, w których atomy węgla zastępowane są fotonami, co pozwala lepiej zrozumieć zachowanie cząsteczek. Z kolei czujniki pola grawitacyjnego działające na zasadach mechaniki kwantowej są już testowane jako niezależne systemy nawigacji – szczególnie użyteczne w sytuacjach zakłóceń sygnału GPS.
Warszawa na mapie technologii kwantowych
Nowo powoływane Centrum Modelowania dla Technologii Kwantowych będzie rozwijać narzędzia do opisu zjawisk kwantowych i udostępniać je w postaci otwartego oprogramowania. Oznacza to, że z wyników pracy zespołu będą mogli korzystać zarówno naukowcy, jak i firmy zainteresowane tworzeniem lub testowaniem własnych urządzeń.
– Chcemy, żeby każdy, kto pracuje nad urządzeniami kwantowymi, wiedział, że w Warszawie jest zespół, który może pomóc je zaprojektować i zrozumieć – mówi dr hab. Pawłowski.
Jak podkreśla prof. Marzena Szymańska, która zarządza międzynarodowym zespołem naukowym: – Chodzi nie tylko o udostępnienie kodu źródłowego. Najważniejsze są kompetencje: rozumienie, jakie uproszczenia w modelach są dopuszczalne, jak dobrać odpowiednie metody do konkretnego zjawiska, jak zaprojektować układ, który zrealizuje określony efekt kwantowy.
Certyfikacja: weryfikacja efektów kwantowych
Oprócz modelowania i konsultacji, zespół z CFT PAN planuje również prowadzenie certyfikacji urządzeń kwantowych – czyli opracowywanie testów i procedur pozwalających stwierdzić, czy dane urządzenie faktycznie operuje z wykorzystaniem stanów kwantowych.
– Kiedy firma twierdzi, że jej urządzenie generuje stany kwantowe, my jesteśmy w stanie to zweryfikować – wyjaśnia Krzysztof Pawłowski. – Projektujemy testy statystyczne, które pozwalają ocenić, czy urządzenie osiągnęło pożądany stan, co będzie coraz ważniejsze w miarę rozwoju tego rynku.
Celem jest także włączenie się w tworzenie standardów technicznych i legislacyjnych, zgodnych z wymaganiami unijnego prawodawstwa. – Chcemy zaoferować nasze kompetencje Polskiemu Komitetowi Normalizacyjnemu – deklaruje Pawłowski.
EUCENTRAL: nowa kadra, nowa organizacja
Projekt EUCENTRAL potrwa pięć lat. Poza rozwojem badań zakłada również reformę instytucjonalną – wprowadzenie nowych praktyk zarządzania i zwiększenie otwartości na współpracę z otoczeniem gospodarczym. Trwają rekrutacje do zespołu badawczego i administracyjnego.
Głównymi realizatorami projektu są dr hab. Krzysztof Pawłowski, dr hab. Remigiusz Augusiak, prof. Michał Matuszewski i mgr Magdalena Kacprzak, a koordynatorką – dr Anna Raiter-Smiljanic.
CFT PAN już dziś uczestniczy w czołowych programach europejskich, m.in. w projektach ERC Synergy, grantach Pathfinder i inicjatywach EuroHPC. Współpracuje z instytucjami z Oksfordu, Harvardu, Wiednia i Zurychu, testując prototypy komputerów kwantowych i opracowując nowe narzędzia ich analizy.
Więcej informacji:
Projekt: https://eucentral.cft.edu.pl
Finansowanie: Unia Europejska, Horizon Europe (projekt nr 101186579)