Több mint 200 millió forint támogatást nyert el a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Alapból az ELKH Wigner Fizikai Kutatóközpont (Wigner FK) négy kvantuminformatikai projektjük megvalósítására. A projektek fő célja egy otthoni körülmények között működtethető kis kvantumprocesszor létrehozása, a kvantumalapú számítás- és méréstechnika továbbfejlesztése, egy nemzetközi fejlesztésű kvantumos konverter tesztelése, valamint a kvantum- és klasszikus számítógépek hibrid használata lehetőségeinek kutatása.
Mérések a Wigner FK Kvantumoptika Laboratóriumában
A szobahőmérsékleten, normális irodai vagy otthoni körülmények között működtethető kis kvantumprocesszor létrehozásában Magyarországról Gali Ádám vezetésével a Wigner FK fizikusai is részt vesznek német, holland, francia és belga partnerek mellett. A MAESTRO konzorcium sikerét előrevetíti, hogy elméleti szinten – részben pont a konzorcium tagjai – már leírták egy ilyen kvantumhardver működését, így a mostani cél a rutinszerű gyártás előkészítése. Az eredmények új távlatokat nyithatnak a jelenleg drága, laboratóriumi körülmények között működő és távolról elérhető rendszereket használó kvantuminformatika számára. Többek között új utakra léphet a kvantumkommunikáció, továbbá a kvantumtitkosításhoz szükséges kvantumkulcsszétosztás fejlesztése is.
Kvantumoptika Laboratórium a Wigner FK-ban
A kvantummetrológia módszereinek lényeges fejlesztését célul kitűző nemzetközi projektben részt vevő magyar csoportot szintén Gali Ádám vezeti. A kvantumalapú méréstechnika fejlesztésével a német, litván, francia, svájci és magyar kutatók a nanoméretű képalkotás és -érzékelés terén érhetnek el áttörést. Ehhez a gyémántalapú kvantumszenzorokat szeretnék különleges körülmények között – például extrém erős mágneses tér, extrém magas nyomás és mechanikai feszültség – is használhatóvá tenni. A cél eléréséhez először a fejlesztést megalapozó elméleti leírást és kvantumoptikai protokollt dolgozzák ki, majd ezt azoknak a rendszereknek a kifejlesztése követi, amelyek képesek a mérési protokollokat megvalósítani és legyőzni az eddig legelterjedtebb gyémántbeli érzékelő, a nitrogénvakancia-centrum korlátait. A projekt résztvevői abban bíznak, hogy eredményeik hozzájárulnak a hasonló centrumok extrém körülmények közötti viselkedésének megértéséhez, valamint a gyémánt mint kvantumrendszerek hordozójának jobb leírásához.
A Domokos Péter által vezetett projekt célja egy jól kontrollálható kísérleti rendszer felépítése és üzemeltetése egy nemzetközi projekt keretei között megtervezett, a mikrohullámú és optikai frekvenciatartományok között működő, lapkára integrált kvantumos kompakt konverter tesztelésére. Ez a rendszer a jövőben számos kvantumtechnológiai alkalmazás alapja lehet. Megépítéséhez a hideg atomok fizikájával kapcsolatos technológiai újításokat alkalmaznak, ami új kísérletek elvégzését teszi majd lehetővé a jövőben.
A hibrid kvantum-klasszikus számítások elméletének továbbfejlesztését és szilárd alapokra helyezését célzó projektet Zimborás Zoltán vezeti. Ennek lényege, hogy úgy egyesítik a kvantumos és a klasszikus processzorok erejét, hogy klasszikus számítógépeken futtatják azokat a közbülső számításokat, amelyek klasszikus módon is hatékonyan elvégezhetők, ezáltal az egész számítást felgyorsítják. Ezek a módszerek fontos szerepet kapnak a kvantumszámítógépek lehetőségeinek megismerésében és kihasználásában. Kiemelt jelentőségük ellenére azonban ezeknek a kvantum-klasszikus számításoknak jelenleg még nem létezik egy egységes, matematikailag szigorú leírása, így a projekt éppen ezt tűzte ki célul. A kutatók továbbá szeretnének egy átfogó képet kapni a hibrid kvantum-klasszikus számítások közeljövőbeli lehetőségeiről is.