TU Kaiserslautern otrzymuje siedem milionów euro na budowę komputera kwantowego

Profesor Herwig Ott (z lewej na prawo), dr Thomas Niederprüm oraz profesor Artur Widera pracują ze swoimi partnerami nad nowym komputerem kwantowym. Zdjęcie: Koziel/TUK

Komputery kwantowe oferują znaczne przewagi nad tradycyjnymi, cyfrowymi komputerami w szybkości obliczeń. Jest to szczególnie istotne przy rozwiązywaniu problemów optymalizacyjnych, które dotyczą obliczania skomplikowanych zagadnień, takich jak procesy logistyczne. Aby wykorzystać ten potencjał, Federalne Ministerstwo Edukacji i Badań wspiera obecnie projekt rozwoju praktycznego komputera kwantowego o wartości około 25 milionów euro. Całkowity budżet projektu wynosi 29 milionów euro. Ponad siedem milionów euro z tej kwoty przeznaczono na Wydział Fizyki na Politechnice Kaiserslautern (TUK).

Wiele praktycznych problemów obliczeniowych przekracza możliwości nawet dzisiejszych superkomputerów. Widać to na przykład w problemach optymalizacyjnych, takich jak planowanie tras z wieloma przystankami, optymalizacja powiązanych procesów pracy i produkcji, obliczanie idealnego wznoszenia samolotu czy planowanie bardziej oszczędnych logistycznych procesów w łańcuchach dostaw i punktach przeładunkowych.

W wyścigu o budowę komputera kwantowego zdolnego do zastosowań naukowcom z TU Kaiserslautern udało się odnieść wielki sukces. Udało im się pozyskać znaczący projekt na budowę takiego komputera na Politechnice Kaiserslautern. W ciągu najbliższych pięciu lat będą wspólnie z kolegami z Uniwersytetu Hamburg oraz Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM oraz partnerami przemysłowymi rozwijać funkcjonalny procesor kwantowy oparty na tzw. atomach Rydberga. Celem jest optymalizacja istotnych problemów przemysłowych. Komputer kwantowy będzie znajdować się w nowo wybudowanym budynku badawczym „Laboratorium zaawansowanego inżynierii spinów” (LASE) na kampusie uniwersyteckim.

Komputery kwantowe mogą znacznie przewyższyć wydajność tradycyjnych komputerów, ponieważ działają zupełnie inaczej. Zamiast klasycznych bitów, które mogą przyjmować wartość 0 lub 1, używają tzw. kubitów, które mogą jednocześnie być 0 i 1. „Dzięki temu mają ogromny potencjał do rozwiązywania problemów, które są nie do rozwiązania dla klasycznych komputerów. W szczególności obiecują rozwiązać ważne problemy logistyki i optymalizacji procesów,” mówi profesor dr Herwig Ott, kierownik grupy na Wydziale Fizyki TUK, który wspólnie z kolegami profesorami dr. Arturem Widerą i dr. Thomasem Niederprümem pozyskał ten projekt.

Profesor Widera dodaje: „Jesteśmy dumni, że udało nam się pozyskać ten przyszłościowy projekt dla miasta, regionu i kraju Nadrenia-Palatynat, który przyniesie międzynarodową widoczność dla lokalizacji Kaiserslautern. To wielki sukces, że możemy teraz wprowadzić naszą wiedzę z zakresu technologii kwantowych i fizyki kwantowej, którą rozwijaliśmy przez ostatnie dziesięć lat w ramach naszych specjalnych obszarów badawczych, do tego ekscytującego projektu.” Dr Thomas Niederprüm wyjaśnia dalej: „Chcemy za pomocą komputera kwantowego sprawdzić, jak można poprawić i uczynić bardziej zrównoważonymi trasy statków dla logistyki towarowej lub łańcuchów dostaw, aby oszczędzać energię i przyczynić się do ochrony klimatu.”

Inne przyszłe zastosowania obejmują obliczanie nowych substancji czynnych w lekach lub optymalizację algorytmów ubezpieczeniowych. „Długoterminowo oczekujemy również pozytywnego wpływu na regionalny przemysł, ponieważ komputer kwantowy może być obsługiwany całkowicie zdalnie, a problemy optymalizacyjne pojawiają się na wielu etapach,” podsumowuje profesor Ott.

Rektor uniwersytetu, profesor dr Arnd Poetzsch-Heffter, podkreśla znaczenie tego przedsięwzięcia: „Budowa komputera kwantowego plasuje nas na światowej mapie jako jeden z niewielu ośrodków badawczych rozwijających tę nową technologię. To ogromny sukces i ma strategiczne znaczenie dla całego regionu. Serdecznie gratuluję wszystkim zaangażowanym.” Również profesor dr Werner R. Thiel, wiceprezes ds. badań i technologii na TUK, wyraża zadowolenie: „Gratuluję kolegom. W ciągu ostatnich lat w różnych projektach, specjalnych obszarach badawczych i w ramach profilu wspieranego przez kraj OPTIMAS, położyli fundamenty pod ten rozwój. Teraz to się opłaca.”

Do konsorcjum badawczego „RYMAX” należą oprócz naukowców z TU Kaiserslautern badacze z Uniwersytetu Hamburg, Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM oraz partnerzy przemysłowi z dziedzin technologii laserowych, technologii optycznych, elektroniki, rozwoju oprogramowania oraz logistyki.