Ο αναπληρωτής Καθηγητής της Σχολής ΗΜΜΥ του ΠΚ Δ. Γ. Αγγελάκης συνεργάστηκε με την Google για την υλοποίηση κβαντικών προσομοιώσεων σε πρότυπο κβαντικό επεξεργαστή. Tα ερευνητικά αποτελέσματα της συνεργασίας δημοσιεύτηκαν στο κορυφαίο περιοδικό της επιστήμης Science την 1η Δεκεμβρίου 2017 και αποτελούν σταθμό στο πεδίο.
«Οι κβαντικοί προσομοιωτές είναι ειδικού τύπου κβαντικοί υπολογιστές, σχεδιασμένοι να λύνουν δύσκολα ή και άλυτα μέχρι τώρα προβλήματα, όχι μόνο στη Φυσική, αλλά και στη Χημεία, στην Επιστήμη Υλικών, και στη Βιολογία. Αναμένεται να έχουν πολλαπλές εφαρμογές μεταξύ άλλων στο σχεδιασμό νέων προηγμένων υλικών, χημικών ενώσεων ακόμα και φαρμάκων με ειδικές ιδιότητες. » εξηγεί ο κ. Αγγελάκης.
Η ομάδα του κ. Αγγελάκη, σε συνεργασία με το Κέντρο Κβαντικών Τεχνολογιών της Σιγκαπούρης, και την ομάδα του Καθ. J. Martinis της Google στην Καλιφόρνια, προσομοίωσε σε πρώτη φάση την “Πεταλούδα του Hofstaedter” και σε δεύτερη το φαινόμενο του «πολυ-σωματιδιακού εντοπισμού».
«Δουλεύουμε εδώ και καιρό πάνω στην ιδέα της χρήσης φωτονίων σε κβαντικά τσιπ για κβαντικούς προσομοιωτές. Με την συνεργασία με την Google τα παραπάνω έγιναν πραγματικότητα”, λέει ο κ. Αγγελάκης.
«Με κβαντικά τσιπ όπως αυτό που χρησιμοποιήσαμε σε αυτή την συνεργασία, προσπαθούμε να κατασκευάσουμε κβαντικούς επεξεργαστές και προσομοιωτές και να μελετήσουμε ένα εύρος από φαινόμενα στην Φυσική αλλά και σε άλλες περιοχές της Επιστήμης και της Τεχνολογίας», λέει ο Δρ. Pedram Roushan, κβαντικός μηχανικός στο εργαστήριο της Google.
Εικόνες για δημόσια χρήση. Photo Credit: Visual Science and Google Inc.
Οι υπολογιστικές δυνατότητες των κβαντικών επεξεργαστών αναμένεται να έχουν τεράστια επίδραση σε ένα εύρος πεδίων στην Επιστήμη και στην Τεχνολογία. Χρησιμοποιώντας 9 υπεραγώγιμα κβαντικά μπιτ, οι ομάδες Αγγελάκη στο ΠΚ και στην Σιγκαπούρη, σε συνεργασία με την Google, κατάφεραν να προσομειώσουν το περίπλοκο ενεργειακό φάσμα που είχε προβλεφθεί για ηλεκτρόνια σε δύο διαστάσεις μέσα σε ισχυρά μαγνητικά πεδία. Οι εικόνες είναι βασισμένες σε πειραματικά δεδομένα. Photo Credit: Visual Science and Google Inc.
Οι υπολογιστικές δυνατότητες των κβαντικών επεξεργαστών αναμένεται να έχουν τεράστια επίδραση σε ένα εύρος πεδίων στην Επιστήμη και στην Τεχνολογία. Οι εικόνες είναι φωτογραφίες του υπεραγώγιμου κβαντικού τσιπ με 9 qubit που χρησιμοποιήθηκε στο πείραμα (εμβαδό όλης της περιοχής: 1 cm2). Φωτονικοί παλμοί μικροκυματικής ακτινοβολίας ελέγχουν τις καταστάσεις των qubit και τις αλληλεπιδράσεις τους. Τέτοια υπεραγώγιμα κυκλώματα βασισμένα σε επαφές Josephson αποτελούν μία από τις κυρίαρχες τεχνολογίες υλοποιήσης κβαντικών υπολογιστών και προσομειωτών. Photo Credit: Erik Lucero, Google Inc.
Ο κ. Δ. Γ. Αγγελάκης
Βιβλιογραφία:
1) Άρθρο: “Spectroscopic signatures of localisation with interacting photons in superconducting qubits” Science 358, Issue 6367, pp. 1175-117930 1η Δεκεμβρίου (2017)
Προ-δοκίμιο στο αποθετήριο arXiv.org:
2) Δελτίο τύπου από το Κέντρο Κβαντικών Τεχνολογίων “CQT researchers collaborate in quantum simulations on Google’s superconducting chip”
3) Δελτίο τύπου από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στην Santa Barbara: Simulating Physics
4) Σύνοψη στο Eureka Alert: Butterfly emerges from quantum simulation
