Kwantowy przełom w zakresie europejskich badań podstawowych
„Jeśli mechanika kwantowa nie sprawia, że czujesz się całkowicie zagubiony, to znaczy, że jej nie rozumiesz” – John Archibald Wheeler, fizyk teoretyczny
Można powiedzieć, że komputery kwantowe są najbardziej widocznym elementem nowej rewolucji kwantowej. Czym one są? Sama nazwa tej technologii stanowi najważniejszą wskazówkę. Komputery kwantowe opierają się na zasadach mechaniki kwantowej, czyli teorii opisującej zjawiska fizyczne zachodzące w skali atomowej. Zjawiska te pozwalają cząsteczkom, takim jak na przykład atomy, istnieć jednocześnie w różnych stanach – taki stan nazywamy superpozycją. W praktyce komputery kwantowe są dużo wydajniejsze niż tradycyjne, ze względu na fakt, że informatyka konwencjonalna wykorzystuje bity do kodowania informacji. Bity mogą przyjmować zaledwie jedną z dwóch wartości – 0 lub 1, natomiast komputery kwantowe wykorzystują bity kwantowe, czyli kubity, które mogą jednocześnie przyjmować oba te stany. Co więcej, wzajemne oddziaływanie dwóch kubitów sprawia, że przestają być od siebie całkowicie niezależne i wchodzą w stan tak zwanego splątania. Dlaczego ma to tak duże znaczenie? Ponieważ dzięki zjawiskom superpozycji oraz splątania komputer kwantowy może w teorii uzyskiwać dostęp do wszystkich możliwych wyników obliczeń w zaledwie jednym kroku. Jest to wyczyn nieosiągalny dla konwencjonalnego komputera, ponieważ jego budowa wymusza przetwarzanie każdej informacji osobno, jedna po drugiej. Sprawia to, że komputer kwantowy ma nieporównywalnie większą moc obliczeniową i pozostawia w tyle swoje konwencjonalne odpowiedniki. Jednak możliwości, jakie oferuje technologia kwantowa, nie ograniczają się tylko do samej mocy obliczeniowej – naukowcy z całej Europy pracują również nad wykorzystaniem i zastosowaniem efektów kwantowych w celu osiągnięcia zasadniczo większej wydajności i możliwości m.in. w dziedzinach komunikacji, medycyny i nauk przyrodniczych, metrologii, robotyki i sztucznej inteligencji, technologii symulacyjnych i cyberbezpieczeństwa. Ponieważ oczekuje się, że technologie kwantowe ostatecznie przenikną do wielu systemów i sektorów, na których dziś polegamy, UE postrzega je jako dziedzinę o dużym znaczeniu strategicznym dla rządów, przedsiębiorstw i obywateli. Aby zapewnić Europie pozycję światowego lidera w wykorzystaniu potęgi technologii kwantowych, bezwzględnie konieczne jest oczywiście wspieranie innowacyjnych badań. Europa może na szczęście poszczycić się już dwudziestoletnim doświadczeniem w zakresie swoich wybitnych dokonań badawczych w tej dziedzinie. Ze względu na tę spuściznę finansowanie badań kwantowych ze środków UE w ramach programu „Horyzont 2020” nadal ma wysoki priorytet. Unijne fundusze badawcze wspierają liczne projekty w całej Europie, a wiele z nich ma na celu wprowadzenie zastosowań komercyjnych na rynek. Unia Europejska uruchomiła również projekt Quantum Technologies Flagship, dziesięcioletnią inicjatywę w zakresie badań i innowacji, która rozpoczęła się w 2018 roku, a w trakcie swojego trwania ma otrzymać fundusze w kwocie sięgającej nawet miliarda euro. Pomimo tego, że chcielibyśmy opisać dziesiątki projektów poszerzających horyzonty tej wyjątkowej dziedziny, w naszym wydaniu specjalnym znalazło się miejsce dla zaledwie siedmiu z nich. Mamy jednak nadzieję, że wybrane przez nas projekty przybliżą naszym czytelnikom, jak rozwija się rewolucja kwantowa i jakich efektów można spodziewać się już wkrótce. Z chęcią poznamy opinie naszych czytelników. Pytania i sugestie można przesyłać na adres editorial@cordis.europa.eu.
