Instytut PAN dołącza do Polskiego Węzła Obliczeń Kwantowych

Elementy kompureta kwantowego - kable w kolorze złotym

Centrum Fizyki Teoretycznej PAN włączy się do IBM Quantum Network Hub. To kolejny element wzmocnienia krajowej informatyki kwantowej.

Sieć kwantowych obliczeń

IBM Quantum Network to międzynarodowa sieć łącząca jednostki, które mają dostęp do systemów obliczeń kwantowych giganta komputerowego IBM. Członkowie korzystają też z narzędzi tworzenia oprogramowania kwantowego. Pierwszy w Europie Środkowo-Wschodniej Hub Kwantowy IBM został utworzony przez Poznańskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowe (PCSS) w lutym 2022 r. Teraz do sieci dołącza kolejny instytut – Centrum Fizyki Teoretycznej PAN.

Dostęp do tak zaawansowanych technologii pozwoli wzmacniać krajowe kompetencje w zakresie informatyki kwantowej. Będzie to też wsparcie rozwoju zastosowań tej nowoczesnej technologii i możliwość kształcenia „kwantowych programistów”.

„Jesteśmy świadkami kwantowej rewolucji, podczas której coraz większą rolę odgrywają technologie kwantowe. Urządzenia IBM są najlepszymi kwantowymi komputerami, do jakich teraz możemy mieć dostęp”zaznacza dr hab. Krzysztof Pawłowski, Zastępca Pełnomocnika Dyrektora ds. naukowych CFT PAN.

Polski Węzeł Obliczeń Kwantowych

Centrum Fizyki Teoretycznej PAN było jedną z pierwszych instytucji, które zabiegały o dostęp do fizycznych zasobów kwantowych w ramach Polskiego Węzła Obliczeń Kwantowych. „Już pierwsze eksperymenty i wyniki obliczeniowe uzyskane przez ekspertów podczas testowego dostępu były dowodem na wysoki poziom prac B+R realizowanych w tym ośrodku, w szczególności w obszarze efektywnej charakteryzacji korelacji w błędach pomiaru na dostępnych urządzeniach IBM Quantum”, podkreśla dr hab. inż. Krzysztof Kurowski, zastępca pełnomocnika Dyrektora Instytutu Chemii Bioorganicznej PAN ds. PCSS.

Obliczenia kwantowe w CFT PAN

Centrum Fizyki Teoretycznej PAN to jeden z wiodących ośrodków naukowych w Polsce w dziedzinie obliczeń kwantowych. Koordynuje m.in. projekt Team-Net, dotyczący badania ograniczeń oraz potencjalnych zastosowań obecnie dostępnych komputerów kwantowych. Pracują tu cztery grupy badawcze zajmujące się kwantową informacją, które dzięki podpisanej umowie będą mogły włączyć się w eksperymenty nad kwantowymi komputerami.

Bezbłędne kubity

Obecnie dostępne komputery kwantowe są jeszcze w fazie prototypowej. Urządzenia te są nadal nieidealne ze względu na szumy i błędy, które istotnie pogarszają jakość obliczeń.

Badacze z CFT PAN prowadzą prace, które pozwolą określić przydatność tych komputerów oraz optymalnie wykorzystać obecne i przyszłe komputery kwantowe. Badacze już opracowali metodę, która pozwala kategoryzować kubity (czyli najmniejsze jednostki informacji kwantowej) komputera kwantowego pod względem zachodzących na nich błędów.

Pracami tymi zajęła się grupa obliczeń kwantowych prowadzona przez dr. hab. Michała Oszmańca (www.quantin.pl). Co ciekawe, zespół wykrył istotne korelacje w błędach między pozornie odległymi kubitami. Opracowywane metody i biblioteki numeryczne pozwolą tak dobierać obwody kwantowe, aby zmniejszyć finalne błędy obliczeń.

Certyfikowanie urządzeń kwantowych

Pokrewnym zagadnieniem jest certyfikowanie urządzeń kwantowych. Wiele algorytmów wymaga wprowadzania kubitów wewnątrz komputera kwantowego w stan, którego nie da się efektywnie opisać na gruncie teorii klasycznej.

Istotne jest potwierdzenie na podstawie wyników pomiarów, czy zadany stan kwantowy rzeczywiście jest osiągany. Badania w tej tematyce prowadzi grupa dra hab. Remigiusza Augusiaka z CTF PAN.

Więcej na temat IBM Quantum Network HUB oraz Poznańskiego Centrum Superkomputerowo Sieciowego.

Źródło informacji: Instytut Fizyki Teoretycznej PAN

Źródło zdjęcia: IBM / Flickr