Przedstawiciele Uniwersytetu w Paderborn opisują dokonane postępy w Quantum Science and Technology. Stworzone przez nich oprogramowanie jest na tyle zaawansowane, że może być wykorzystywane na przykład do opisywania stanów kwantowych fotonicznego detektora kwantowego. Dziedzina się tym zajmująca jest określana mianem tomografii kwantowej.
Czytaj też: Zapanowali nad mionami w wyjątkowy sposób. To jedne z najbardziej zagadkowych cząstek
Do tej pory takie wysokowydajne obliczenia były łączone z kwestiami pokroju zarządzania dużymi zbiorami danych czy szybkiego rozwiązywania wymagających problemów. Nasi zachodni sąsiedzi wykazali jednak, że lista potencjalnych zastosowań jest zdecydowanie dłuższa. Od słów przeszli do czynów i wykonali tomografię kwantową na fotonowym detektorze kwantowym na dużą skalę. Wszystko to z wykorzystaniem oprogramowania opartego na wspomnianych zaawansowanych obliczeniach.
A czym w ogóle jest rzeczony detektor? Najprościej można go opisać jako urządzenie służące do wykonywania pomiarów poświęconych fotonom, czyli cząstkom światła. Takie urządzenie jest wyjątkowo czułe, co sprawia, że może dostarczać istotnych informacji na temat fotonów. Zalicza się do nich chociażby poziomy energii czy polaryzację. Tego typu dane są potem wykorzystywane na różne potrzeby, chociażby w opracowywaniu nowych technologii.
Niemieccy naukowcy wykorzystali wysokowydajne obliczenia w celu przeprowadzenia tzw. tomografii kwantowej fotonowego detektora kwantowego. Dokonali tego w ciągu zaledwie kilku minut
Tomografia kwantowa jest bardzo wymagająca – szczególnie w odniesieniu do detektora kwantowego. Na szczęście podejście zaproponowane przez niemieckich badaczy okazało się skuteczne. Jak wyjaśniają, działali w przestrzeni Hilberta wynoszącej 106 – takowa jest strukturą opisującą wielowymiarową przestrzeń, a każdy jej punkt odnosi się do możliwego stanu układu kwantowego.
Czytaj też: Zapomnijcie o dyskach optycznych. Kwantowa magia zapewni 1000-krotnie większą pojemność
Członkowie zespołu badawczego nie tylko przeprowadzili wymagane obliczenia, ale dodatkowo dokonali tego w wyjątkowo szybkim tempie. Realizacja postawionego zadania zajęła im zaledwie kilka minut. Perspektywy na przyszłość są przy tym bardzo kuszące, ponieważ sami zainteresowani mówią o potencjale działania na układach kwantowych złożonych z nawet 1012 elementów. W długofalowej perspektywie odniesione sukcesy powinny mieć przełożenie na usprawnienia zakresu przetwarzania danych, pomiarów kwantowych i prowadzenia zaawansowanej komunikacji.