Europski znanstvenici razvijaju kvantna računala koristeći svjetlost i staklo! Obećavaju napredak u znanosti i tehnologiji, a sve to do 2026. godine
ČIP OD STAKLA
Kvantna revolucija: Svjetlost i staklo mijenjaju računalstvo
Čitanje članka:
4
min
Europski istraživači razvijaju kvantna računala koristeći se svjetlošću i staklom. Radi se o suradnji koja obećava velik napredak u računalnoj snazi, baterijskoj tehnologiji i znanstvenim otkrićima.
POGLEDAJ VIDEO: Izložba starih računala
Pokretanje videa...
01:04
Giulia Acconcia odrasla je u slikovitom povijesnom gradu Spoletu, smještenom u podnožju talijanskih Apenina. Već u srednjoj školi postala je fascinirana modernom tehnologijom – strašću koja će oblikovati njezinu budućnost.
Ljubav prema elektronici vodila ju je do Politehničkog sveučilišta u Milanu u Italiji, gdje sada radi na samom vrhu istraživanja kvantnog računalstva.
Za razliku od računala i pametnih telefona koje svakodnevno upotrebljavamo, a koji se oslanjaju na silicijske čipove i pokretne elektrone, fotonska kvantna računala upotrebljavaju snagu svjetlosnih čestica ili fotona za obradu informacija zapanjujućom brzinom.
Kvantno ubrzanje
Kvantna računala obećavaju višestruko veću brzinu nego što je to slučaj kod današnjih uređaja, kao i sposobnost rješavanja složenih problema koji su za najnaprednije strojeve trenutačno nerješivi.
Međutim, ova tehnologija suočava se sa značajnim preprekama prije nego što postane komercijalno dostupna, na čemu rade brojne tvrtke i istraživačke organizacije diljem svijeta.
Unatoč izazovima, napredak je očit. „Ostvarili smo velik napredak u posljednje dvije do tri godine, tempom koji nitko nije očekivao”, rekao je teorijski fizičar Andrea Rocchetto.
Andrea je suosnivač tvrtke Ephos, talijanske tvrtke uključene u zajedničku istraživačku inicijativu pod nazivom QLASS koju financira EU, a koju koordinira Acconcia.
Inicijativa, kojom upravlja organizacija Fondazione Politecnico di Milano, okuplja tim istraživača iz vrhunskih istraživačkih ustanova i malih i srednjih poduzeća u Francuskoj, Italiji i Njemačkoj. Svi oni nastoje poboljšati kvantne performanse iskorištavanjem svojstava stakla.
Njihova je misija iskoristiti staklene čipove koje je izradio Ephos za razvoj fotonskog kvantnog računala. Čipovi koje proizvodi Ephos za obradu informacija upotrebljavaju svjetlost, a ne električnu energiju. Imaju do 200 optičkih načina rada koji se mogu konfigurirati po potrebi, omogućujući im da dinamički prilagode način na koji se svjetlost širi kroz čip.
Ali upravljanje svjetlošću na tako maloj skali nije jednostavno.
„Morate upotrebljavati materijale koji mogu prenositi svjetlost. To je izazovno jer morate ograničiti svjetlost i izbjegavati apsorpciju”, rekla je Acconcia. „Ako se apsorbira, ne može putovati.”
Istraživači projekta QLASS razvijaju stroj koji bi mogao prevladati te izazove.
Njihov je cilj generirati pojedinačne fotone i voditi ih kroz staklene krugove – nešto što bi moglo pomoći u rješavanju stvarnih problema, poput dizajniranja boljih baterija, otkrivanja novih lijekova ili čak otkrivanja tajni svemira.
Staklo u središtu
Jedna od njihovih najperspektivnijih inovacija je lasersko pisanje po staklu, najsuvremenija tehnika koju je razvio Ephos, a koja bi mogla pomoći kvantnoj tehnologiji da dosegne nove visine.
Ephos je jedinstven u izradi kvantnih fotonskih čipova od stakla.
U njihovom procesu, svjetlosne čestice nastaju i putuju duž optičkog vlakna u ovaj čip. Sve je izrađeno od stakla, tako da postoji manji rizik da će fotoni putem „zalutati”.
To je ključno, jer gubitak čak i jednog fotona znači gubitak vrijednih informacija.
Radi se o složenom zadatku koji zahtijeva suradnju stručnjaka iz cijele Europe. U Njemačkoj Pixel Photonics usavršava ultraosjetljive detektore za hvatanje svakog fotona, dok Schott AG osigurava visokokvalitetne staklene podloge.
Acconcijin tim u Milanu u Italiji razvija elektroniku visokih performansi koja pokreće sustav, dok stručnjaci za eksperimentalnu kvantnu optiku na Sveučilištu Sapienza u Rimu upravljaju stvaranjem pojedinačnih fotona.
U Francuskoj, zaklada Unitary Foundation France razvija softver otvorenog koda kako bi omogućila kvantne operacije. Timovi Nacionalnog centra za znanstvena istraživanja i Sveučilišta u Montpellieru modeliraju napredna rješenja za skladištenje energije, što je ključna osnova za buduće primjene kvantne tehnologije.
Ova suradnička mreža savršeno je usklađena s ciljevima inicijative Digitalno desetljeće Europe i Akta o čipovima – uvođenje prvog kvantno ubrzanog superračunala na kontinentu do 2025. godine i razvoj domaće industrije kvantnih čipova do 2030. godine.
Velike ambicije u području kvantne tehnologije
Na putu razvoja bržih i snažnijih računala suočavamo se s fizičkim preprekama – ne možemo beskonačno smanjivati silicijske čipove. Kvantna računala donose potpuno novi pristup, ali i dalje zahtijevaju mnogo istraživanja.
Istraživači projekta QLASS imaju zajednički cilj: izgraditi operativni fotonski kvantni uređaj na Sveučilištu Sapienza do 2026. godine. Nakon dovršetka, softverom koji su razvili Sveučilište u Montpellieru i zaklada Unitary Foundation testirat će se ovaj uređaj.
Njegov prvi izazov?
Dizajniranje boljih litij-ionskih baterija, neophodnih za pohranu obnovljive energije i elektrifikaciju europskog prometa. To posebno motivira Acconciju.
„To mi je posebno zanimljivo jer me zanimaju zelene tehnologije”, rekla je. Istraživanje je dugotrajno, ali kad ste toliko blizu primjeni, osjećate da zaista možete ostvariti promjene u bliskoj budućnosti.”
Upotrebom varijacijskih kvantnih algoritama – posebnih uputa koje pomažu kvantnim strojevima da učinkovitije rješavaju probleme – kvantno računalstvo moglo bi simulirati kemiju baterije, ubrzati potragu za novim materijalima pa čak i poboljšati način na koji pratimo zdravlje baterije.
Komercijalni interes
U međuvremenu, Quantum Technologies Flagship, desetogodišnja inicijativa EU-a pokrenuta 2018. godine, podržava komercijalne kvantne primjene s proračunom od milijardu eura.
„Sve u svemu, Europa je konkurentna SAD-u i Kini u smislu broja stručnjaka, a ima i prilično raznoliku i bogatu start-up scenu”, rekao je Rocchetto. „Iako nam nedostaju veliki komercijalni igrači s vrlo dubokim džepovima kakve ima SAD.”
Kvantna računala također mogu transformirati kemiju. Iako znanstvenici razumiju pravila koja upravljaju atomima i spojevima, praćenje njihovih interakcija u stvarnom vremenu nevjerojatno je složeno – izvan dosega današnjih silicijskih računala.
„Simuliranje kvantnih sustava vjerojatno će nam pomoći u otkrivanju lijekova i novih materijala”, rekao je Rocchetto. Vjeruje da će nam kvantno računalstvo u konačnici otvoriti nova vrata.
„To će nam omogućiti da otkrijemo više o samom svemiru. To je razlog broj jedan zašto bismo trebali izgraditi ove strojeve.”
Istraživanja u ovom članku financira EU-ov program Obzor. Stavovi sugovornika ne odražavaju nužno stavove Europske komisije.
Autor Anthony King
Ovaj je članak izvorno objavljen u časopisu Horizon, časopisu za istraživanje i inovacije EU-a.
Više informacija:
QLASS
Internetska stranica projekta QLASS
Digitalna strategija EU-a – Kvantna strategija
Digitalni ciljevi EU-a za 2030.
Europski akt o čipovima
Sve što je bitno, na dohvat ruke
Skini aplikaciju za najbolje iskustvo portala. Čitaj, komentiraj i budi uvijek u toku s najnovijim vijestima.
Odaberi temu koju želiš pratiti
Primaj sve nove vijesti o temi i budi u tijeku
