W laboratoriach Centrum Zaawansowanych Materiałów i Technologii (CEZAMAT) Politechniki Warszawskiej powstaje pierwszy w Polsce prototyp infrastruktury komputera kwantowego – MIKOK. Projekt ten, oparty na spułapkowanych jonach wapnia, ma na celu nie tylko stworzenie nowoczesnego narzędzia obliczeniowego, ale przede wszystkim rozwinięcie krajowych kompetencji w dziedzinie technologii kwantowej.
Dlaczego jony wapnia?
Wybór jonów wapnia jako nośników informacji kwantowej nie jest przypadkowy.
Jony wapnia są doskonałe, ponieważ poziomy energetyczne tego izotopu są dobrze zdefiniowane, a ich stany kwantowe udaje się dobrze kontrolować
– mówi dr inż. Zbigniew Wawrzyniak z Politechniki Warszawskiej.
Dzięki temu możliwe jest precyzyjne sterowanie kubitami, co jest kluczowe dla realizacji operacji kwantowych. Projekt MIKOK realizowany jest przez konsorcjum, w skład którego wchodzą: Politechnika Warszawska (lider), Wojskowa Akademia Techniczna, Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia, Politechnika Śląska oraz firma Sonovero R&D sp. z o.o. Celem jest nie tylko stworzenie działającego prototypu, ale również zdobycie pełnej wiedzy na temat budowy i działania komputera kwantowego.
Pełna znajomość całej infrastruktury jest niezbędna, żeby rozwijać algorytmy kwantowe dla wojska lub dla potrzeb cywilnych. Tylko pełna wiedza o tym, co się dzieje w komputerze kwantowym, pozwoli polskim ekspertom napisać odpowiedni algorytm
– wyjaśnia płk prof. dr hab. inż. Marek Życzkowski z Wojskowej Akademii Technicznej.
Techniczne wyzwania i rozwiązania
W sercu systemu znajduje się pułapka jonowa, w której uwięzione są jony wapnia. Proces ich przygotowania obejmuje ablację laserową, jonizację oraz chłodzenie do temperatur bliskich zeru bezwzględnemu. Następnie, za pomocą precyzyjnych laserów, jony są manipulowane w celu realizacji operacji kwantowych.
Systemy optoelektroniczne, niezbędne do sterowania pułapką jonową, zostały opracowane przez zespół pod kierownictwem prof. Życzkowskiego.
Proces sterowania jonami musi być obsłużony przez grupę laserów: wysoko wyspecjalizowanych, wysoko precyzyjnych i bardzo mocno zsynchronizowanych
– dodaje ekspert WAT. Dzięki temu możliwe jest utrzymanie stabilnych stanów kwantowych i realizacja skomplikowanych operacji obliczeniowych.
Budowa własnego komputera kwantowego to strategiczny krok w kierunku uniezależnienia się od zagranicznych technologii i rozwinięcia krajowych kompetencji w dziedzinie zaawansowanych technologii. Projekt MIKOK pozwala na zdobycie unikalnej wiedzy i doświadczenia, które mogą być wykorzystane w przyszłości w różnych sektorach, od obronności po medycynę.
