A hagyományos kvantumszámítógépek hatalmas, bonyolult és rendkívül drága infrastruktúrát igényelnek: a működésükhöz ultranagy vákuumra vagy extrém, a nulla fok közelében lévő hőmérsékletre van szükség. Egy nemzetközi kutatási együttműködés azonban lehetővé teheti  

kompakt, hordozható, akár szobahőmérsékleten működő kvantumprocesszorok kifejlesztését, hogy azok ne csak laboratóriumi kísérletek, hanem széles körben használható technológiák legyenek.  

Ebben a munkában pedig meghatározó szerepet játszanak a HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont kutatói is.  

Európai projekt magyar kutatókkal 

A Maestro nevű európai finanszírozású projekt célja olyan szilárdtestalapú kvantumprocesszorok fejlesztése volt, amelyek gyémántban létrehozott, úgynevezett nitrogénvakancia (NV)-centrumokon alapuló kvantumbiteket használnak. Ezek az atomi léptékű kvantumrendszerek a különleges tulajdonságaik révén stabilak, és viszonylag magas – akár szoba-hőmérsékletű – környezetben is hosszú ideig megőrzik a kvantumállapotukat.  

A projekt egyik alapvető újítása az volt, hogy  

a kvantumbitek állapotát nem optikai, hanem elektromos módszerekkel olvasták ki a kutatók.  

Mindez jelentősen csökkentheti a kvantumprocesszorok méretét és komplexitását, egyúttal megnyitja az utat az iparilag is skálázható integrált kvantumeszközök előtt.  

A magyar hozzájárulás 

A HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont tudósai elsősorban elméleti és számítógépes modellezéssel járultak hozzá a fejlesztéshez. A feladatuk annak feltárása volt, hogy a gyémántban létrehozott kvantumhibák – köztük a nitrogénvakancia-centrumok – miként viselkednek különböző anyagi és környezeti feltételek mellett, illetve hogyan optimalizálhatók a gyártási folyamatok a megbízható és nagy hozamú kvantumeszközök érdekében.  

A cél az volt, hogy megértsék, miként lehet atomnyi pontossággal tervezni és stabilizálni ezeket a kvantumállapotokat.  

A számításaink hozzájárultak ahhoz, hogy a jövő kvantumprocesszorai ne csak laboratóriumi kísérletek legyenek, hanem valódi, széles körben használható technológiák 

– hangsúlyozta Gali Ádám, a projekt vezető magyar kutatója a HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpontban. 

Új alkalmazások várhatók 

A Maestro projekt eredményei amellett, hogy hozzájárulnak a kvantum-számítástechnika fejlődéséhez, hosszabb távon új alkalmazások előtt is megnyithatják az utat az adatbiztonság, az érzékeléstechnika, a mesterséges intelligencia és az ipari optimalizálás területén. A magyar részvétel révén a HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont aktívan hozzájárul ahhoz, hogy Európa – és benne Magyarország – meghatározó szereplője legyen a következő generációs kvantumtechnológiák fejlesztésének.  (Ez a fejlesztés a 2019-2.1.7-ERA-NET-2022-00045. számú projekt támogatásával valósult meg.)

Nyitó illusztráció: Freepik

Kapcsolódó: