Podobszar Obliczenia i Technologie Kwantowe

Ponad stuletni rozwój fizyki kwantowej, doprowadził do powstania wielu typów urządzeń wykorzystujących zjawiska kwantowe. Obecnie można wyróżnić trzy główne kierunki jej zastosowań praktycznych:

• Sensoryka kwantowa, czyli zastosowanie zjawisk kwantowych (najczęściej splątania i interferencji) do podniesienia jakości, rozdzielczości albo dokładności różnego typu sensorów.
• Bezpieczeństwo kwantowe, które można podzielić na dwie części. Po pierwsze jest to budowanie zabezpieczeń istniejącej, klasycznej infrastruktury oraz algorytmów odpornych na „ataki kwantowe” – tzw. „era post-quantum”. Po drugie jest to budowanie systemów zabezpieczających korzystających z metod kwantowych, takich jak teleportacja kwantowa.
• Obliczenia kwantowe, prowadzące do budowy komputera kwantowego. Obecnie technologia ta jest na etapie tzw. „ery NISQ” (ang. Noisy, Intermediate Scale Quantum).

W OTK działa pracownia merQlab przy Katedrze Grafiki, Wizji Komputerowej i Systemów Cyfrowych. Kierownikiem pracowni jest dr inż. Kamil Wereszczyński. W jego ramach działają dwa laboratoria. Pierwsze, znajdujące się w Gliwicach (budynek AEI, s. 516) jest wyposażone w urządzenia optyczne niezbędne do realizacji doświadczeń z zakresu optyki kwantowej. Drugie, powstające w Katowicach, w siedzibie nowej filii wydziału AEI, przewidziane jest pod budowę fotonicznego komputera kwantowego. Koło Naukowe Informatyki Kwantowej, którego opiekunem naukowym jest dr hab. Henryk Josiński, prof. PŚ wspiera działania merQlab i propaguje dziedzinę OTK w środowisku akademickim i na zewnątrz.

Projekty, realizowane w ramach obszaru OTK:

• „Non-standard data and image processing - from nonlinear Optics to Quantum computing” – OptiQ, realizowany w ramach programu „Horizon. 1.2 – MSCA Staff Exchanges 2021”, doi: 10.3030/101080374. Zapraszamy na stronę projektu. Kierownikiem jest dr hab. Krzysztof Cyran, prof. PŚ
• „Kubity nieczułe na dekoherencję w kwantowych układach optycznych”, realizowany w ramach programu MNiSW „Studenckie koła naukowe tworzą innowacje”. Link do strony projektu wkrótce.

W OTK prowadzona jest szeroka współpraca z ośrodkami krajowymi, jak i zagranicznymi:

• AIT (Austria)– grupa zajmująca się badaniami nad splątanymi fotonami i wytwarzająca ich źródła, powiązana osobowo z grupą prof. Zeilingera- zdobywcy Nagrody Nobla z fizyki w 2022r.
• QuiX Quantum (Holandia) producent fotonicznych komputerów kwantowych.
• SpaSys (Luksemburg) Grupa Inżynierii Kosmicznej na Uniwersytecie w Luksemburgu, z którą współpracujemy w zakresie badań nad przystosowaniem badanych rozwiązań do pracy w Kosmosie.
• SBA, Nexera (Austria), Envelo (Polska) – współpraca z obszaru Cyber and Quantum security
• Boson Energy (Luksemburg, Szwecja, Izrael) – przedsiębiorstwo z obszaru GreenTech, prowadzące m.in., badania nad reaktorami chemicznymi produkującymi czysty wodór ze śmieci.
• PIM MWSiA (Polska)– Klinika, z którą wspólnie planujemy badania nad kwantowymi mikroskopami, pozwalającymi wizualizować preparaty biologiczne z nanometrowymi dokładnościami.