Kvantum. Hálózat. Perspektívák – A Kvantuminformatika Nemzeti Laboratórium kutatásvezetői és a kvantumtechnológiai kutatás stuttgarti, ulmi, tübingeni, karlsruhei és konstanzi élvonalbeli professzorai 2022. június 3-án közös workshopon mutatták be kutatócsoportjaik eredményeit, további kutatási irányait a Stuttgarti Egyetem tavaly átadott világszínvonalú kutatóépületében, az Alkalmazott Kvantumtechnológiai Központban (ZaQuant). A workshopon a kutatásvezetőkön kívül részt vettek a Stuttgarti Egyetem Alkalmazott Kvantumtechnológiai Központja, továbbá a Funkcionális Anyagok és Kvantumtechnológiák Intézetének kutatói, online csatlakoztak japán, koreai, kínai, indiai kutatók is. A workshop szakmai programját Gali Ádám professzor, a Wigner Fizikai Kutatóközpont kutatásvezetője - aki a Kvantuminformatika Nemzeti Laboratórium nemzetközi együttműködéseinek fejlesztéséért is felel – és Jörg Wrachtrup professzor, a stuttgarti Alkalmazott Kvantumtechnológiai Központ vezetője állították össze. A kutatásvezetők ígéretesnek látják a kvantumtechnológiák területén rendkívül aktív régióval való további hálózatépítést jövőbeli közös fejlesztési projektek megvalósítása és konzorciumi pályázatokon való közös részvétel céljából. A kvantumtechnológiai kutatás perspektivikus terület a német-magyar relációban a jövőbeli bilaterális „pozitív agendák" számára is.
A workshopot az Európai Kutatási Tanács (ERC) rangos Advanced Grantjét kétszer is elnyert Jörg Wrachtrup professzor, a tavaly ősszel átadott kutatóközpont vezetője nyitotta meg, aki bemutatta, hogyan vált az Integrált Kvantumtudományi és -technológiai Központ (IQST) kezdeményezésük a kvantumtudományok és -technológiák nemzetközileg versenyképes központjává, a Quantum Alliance német kiválósági klaszter zászlóshajó programjává. Az Ulmi Egyetem, a Stuttgarti Egyetem és a Max Planck Szilárdtestkutató Intézet (Stuttgart) együttműködésében elindult programban anyagtudósok, kémikusok, informatikusok és mérnökök interdiszciplináris megoldásaira alapoztak a kvantumszimulátorokban, a kvantumszámításban, a kvantumkommunikációban, a kvantumérzékelésben, és a kvantumalgoritmusokban rejlő lehetőségek minél teljesebb feltárása érdekében. A workshop egyik programpontjaként Wrachtrup professzor épületbejáráson mutatta be a legjobb stuttgarti kvantumtechnológiai kutatók igényeinek megfelelően tervezett precíziós épületet, a fizikai, a kémiai, a biokémiai és lézerlaboratóriumokat, továbbá a létesítmény szívét alkotó, speciálisan kialakított világszínvonalú mérőhelyiségeket. Ezeket az alagsorban található tíz méter magas „laboratóriumi kockákat' a teljes rezgésszigetelés érdekében olyan több mint 150 tonnás betonalapokra helyezték, amelyek milliméteres pontossággal pneumatikusan vezérelt légrugókon nyugszanak. A teljesen zavartalan mérési tér megvalósításáért az egyes épületrészeket hagymahéj-szerűen építették a mérőhelyiségek köré, és építési fugákkal választották el egymástól. A 41,5 millió eurós kutatási épület jelenleg 15 munkacsoportnak ad helyet, amelyektől a tartomány jelentős eredményeket vár a kvantumérzékelők új gyártási eljárásainak vizsgálata és kifejlesztése területén. A kvantumfizika és a fotonika szakértői a mérnökökkel a kvantumtechnológiák olyan prototípusainak kifejlesztésére törekednek, amelyek az ipar számára is átadhatók. A Kvantuminformatika Nemzeti Laboratórium konzorciumvezetője, Domokos Péter professzor, a Wigner Fizikai Kutatóközpont kutatásvezetője ismertette a nemzeti laboratórium három stratégiai célkitűzését, az Európai Unióban tervezett „kvantuminternethez" csatlakoztatható regionális kvantumkommunikációs hálózat létrehozását, valamint a kvantuminformatikai műveletekhez szükséges fotonokon, atomokon és mesterséges atomokon alapuló hardver-komponensek versenyképes infrastruktúrában történő fejlesztését, továbbá a kvantumszámításban élvonalbeli tudással rendelkező, nagy infrastruktúraként működtetett kvantumszámítógépeket felhasználóként alkalmazni tudó magyar szakértelem felépítését. A konzorciumvezető bemutatta a nemzeti laboratóriumot alkotó intézmények, kutatócsoportok kvantumkutatási kompetenciáit megalapozó programokat, a nemzetközi kapcsolataikat és ipari együttműködő partnereiket. Guido Burkard, a Konstanzi Egyetem Fizika Tanszékének professzora a Kondenzált anyag elmélet és kvantuminformáció kutatócsoport kutatási fókuszterületeiről adott áttekintést, kiemelten a spin-foton határterületek és kvantummemóriák elméleti megközelítésében elért eredményeikről. A professzor előadásában méltatta a magyar kutatókkal való együttműködésben született korábbi publikációkat. Makk Péter, a BME Fizikai Intézet Kvantumelektronika Kutatócsoportjának kutatója a kvantumszámítógépek építéséhez szükséges új elveken alapuló memóriaegységek, a kvantumbitek építéséhez kapcsolódó kutatási eredményeikről számolt be, amelyek nanoelektronikai áramkörök fejlesztésén alapulnak szupravezető anyagokat kombinálva különböző kétdimenziós anyagokkal. Alekszej Usztyinov, a Karlsruhei Technológiai Intézet professzora, aki a szupravezető kvantumbitek új generációja kifejlesztésének ambíciózus projektjéért idén nyerte el az ERC Advanced Grantjét, új kutatási megközelítésükhöz kapcsolódóan arról tartott előadást, hogyan próbálják a qubitek működési frekvenciáját a mai átlagos tízről száz gigahertzre növelni a kvantumszámítás új szintre emelése érdekében. Rakyta Péter, az ELTE Fizikai Intézetének kutatója egy a nemzeti labor keretében fejlesztett, a kvantumkutatók nemzetközi együttműködésének támogatását célzó átfogó keretrendszerben működtetett fotonikus kvantumszámítógép-szimulátorhoz kapcsolódó projektet mutatott be optikai kvantumszámítógépek programozásához és szimulációjához. Fedor Jelezko, az Ulmi Egyetem Kvantumoptikai Intézetének igazgatója és kutatásvezető professzora a szobahőmérsékletű gyémánt alapú kvantum szimulátorhoz kapcsolódó kutatási eredményeit prezentálta, amely projekt része a Baden-Württemberg Alapítvány által 2021-től három éven át összesen ötmillió euróval támogatott „Kvantumtechnológiák" kutatási programnak is. A Kvantumtechnológia- Baden-Württemberg (QTBW) kompetenciahálózat keretében nyújtott finanszírozás célja, hogy a legkiválóbb kvantumtechnológiai kutatók mielőbb gyakorlati alkalmazásokba ültessék át eredményeiket. A program a hálózatépítésre összpontosít a térség stratégiai szempontból vezető kutatási helyszínként való pozícionálása érdekében. A QTBW.net kompetenciahálózat egyik legfontosabb feladata egy nemzetközi vendég- és látogatóprogram létrehozása, doktoranduszok és posztdoktorok számára kutatási lehetőségek biztosítása, ipari partnerek bekapcsolása. Zaránd Gergely, a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Fizikai Intézetének Igazgatója és az Elméleti Fizika Tanszékének professzora olyan kutatási eredményekről számolt be, amelyek a kvantumkommunikációs alkalmazásokhoz nélkülözhetetlen kvantumos adattárolók fejlesztésének megalapozásához járulhatnak hozzá. Fortágh József professzor a Tübingeni Egyetem befogott atomok rendszerén alapuló kutatási eredményeiről adott áttekintést, kitérve a magyarországi együttműködő partnerekre. Zimborás Zoltán, a Wigner Fizikai Kutatóközpont kutatója a kutatótársakkal együtt fejlesztett algoritmussal elért, a kvantumáramköröket tömörítő zajcsökkentő módszer eredményeibe engedett betekintést, amely hozzájárulhat a kvantumprocesszorok erőforrásainak minél hatékonyabb kihasználásához. Sebastian Loth professzor, a Stuttgarti Egyetem Funkcionális Anyagok és Kvantumtechnológiák Intézetének vezetője, aki egyben a QTBW egyik koordinátora, a kutatócsoporti eredményeinek ismertetésén túl áttekintést adott a kvantumhálózat intézményeiről és működéséről. Hangsúlyozta, hogy Németországban a Kvantumrendszerek 2030 útiterv szerint kiemelt szövetségi és tartományi támogatás illeti a kvantumtechnológiák megvalósításához kapcsolódó alapkutatást és problémaorientált kutatást. A Stuttgarti Egyetem kvantumkutatása számára – közvetlenül a ZAQuant Kutatóközpont átadása után - tavaly például két új nagyberendezés beszerzésére vonatkozó 2,5 millió eurós támogatást hagyott jóvá a tartomány a koronavírusra való reagálást célzó kiegészítő helyreállítási támogatásból, a REACT-EU keretből: egy qubit-hálózatok kutatására tervezett mikroszkópot és egy szegregációs kriosztátot, amelyet a szupravezető anyagok mikrohullámú tulajdonságainak jobb megismerésére használnak.
(Forrás: Kvantuminformatika Nemzeti Laboratórium)
