Аббревиатура проекта «КМПДСиЗ» означает «Квантовые микроволновые печи для связи и зондирования». КМПДСиЗ - один из 20 проектов, которые были профинансированы в рамках первого конкурса европейской флагманской программы по квантовым технологиям. В рамках этой программы КМПДСиЗ по-прежнему является базовым научным проектом, в рамках которого академические исследовательские группы сотрудничают с отдельными коммерческими компаниями. Основная задача КМПДСиЗ - исследовать потенциал неклассических распространяющихся микроволн, поведение которых контролируется законами квантовой механики, для будущих приложений и коммерческой эксплуатации.
Микро- и наноструктурированные сверхпроводящие схемы позволили продемонстрировать квантово-механические эффекты с беспрецедентной степенью контроля за последние два десятилетия. По этой причине они стали ключевым кандидатом для реализации универсальных отказоустойчивых квантовых вычислений. Именно инженерный потенциал сверхпроводящих квантовых цепей позволил получить недавний результат о квантовом превосходстве над нашими классическими суперкомпьютерными центрами, недавно опубликованный Google. Исследования и разработки консорциума КМПДСиЗ теперь сильно мотивированы тем фактом, что такие сверхпроводящие квантовые процессоры естественным образом работают в микроволновом режиме. Основная идея заключается в том, что распространяющиеся микроволны являются естественным носителем информации между квантовыми устройствами на основе сверхпроводящих цепей. В частности,
Сверхпроводящие схемы сами охватывают весь спектр квантовых технологий: квантовые вычисления, квантовое моделирование, квантовые коммуникации и квантовое зондирование и метрология. Распространяющиеся квантовые микроволны с непрерывной переменной, исследованные в рамках КМПДСиЗ, наиболее перспективны для квантовой связи и квантового зондирования. В квантовой микроволновой связи квантовая локальная сеть должна обеспечивать искробезопасную связь и распределенные вычисления между несколькими квантовыми процессорами. Что касается зондирования, наиболее убедительным применением квантовых микроволн является квантовый радар, где теория обещает улучшение отношения сигнал / шум до 6 дБ по сравнению с наилучшей возможной неквантовой реализацией. Хотя квантовые свойства распространяющихся микроволн в настоящее время хорошо известны, их использование для приложений все еще нуждается в демонстрации. Здесь КМПДСиЗ стремится к важным достижениям. Задачи будут заключаться в реализации подходящих сверхпроводящих квантовых ЛВС-кабелей и разработке стратегий для работы с такими условиями окружающей среды, как повышенные температуры или наша атмосфера. Решение этих проблем потребует прогресса как в экспериментальных, так и в теоретических моделях.
Сверхпроводящие квантовые цепи обычно работают при температурах порядка одной сотой градуса выше абсолютного нуля. Как часть КМПДСиЗ разрабатывает криогенную часть квантового кабеля локальной сети длиной шесть метров, соединяющего два криостата при этих низких температурах.
В настоящее время разработка и производство криостатов больше не является академическим «новым» результатом. Чрезвычайно важно сотрудничать с так называемыми «стимулирующими» отраслевыми партнерами, предоставляющими ключевые неквантовые технологии, необходимые для работы квантовых технологий. Результатом является беспроигрышная ситуация: компании разрабатывают инновационные продукты, способствующие развитию науки, и, в свою очередь, остаются близкими к передовым исследованиям, определяющим их будущие
В настоящее время квантовые аспекты КМПДСиЗ все еще находятся в сфере фундаментальной науки. Тем не менее, наши отраслевые партнеры разрабатывают инновационные продукты — криотехнологии и микроволновые усилители. Кроме того, мы планируем объединить наши результаты в «дорожную карту для приложений» через три года в конце проекта. Долгосрочное видение КМПДСиЗ заключается в создании коммерческих приложений для распространения квантовых микроволн как при милликельвинах, так и при комнатной температуре.
Уже продолжающееся развитие криолинки между двумя криостатами, подходящими для сверхпроводящих квантовых цепей, является очень важной вехой. В настоящее время многие люди доверяют предсказаниям квантовой механики, но возможность спроектировать такую криолинк была подвергнута сомнению даже многими коллегами, которые не очень знакомы с криогеникой. Я ожидаю, что сочетание действующего прототипа и коммерческой доступности криолинки будет вдохновлять все больше групп и компаний вступать в области квантовой микроволновой связи, распределенных квантовых вычислений и квантового микроволнового освещения. Таким образом, мы можем быстрее перейти к реальным приложениям.