Centrum Fizyki Teoretycznej PAN dołącza do IBM Quantum Innovation Center w Poznańskim Centrum Superkomputerowo-Sieciowym

​PCSS afiliowane przy Instytucie Chemii Bioorganicznej PAN, jako pierwsza instytucja w Europie Środkowej, dołączył do sieci IBM Quantum Network w lutym 2022 roku. Od początku realizacji, założeniem projektu było wzmacnianie krajowych kompetencji w zakresie informatyki kwantowej i wsparcie rozwoju zastosowań tej nowoczesnej technologii. W ramach dotychczasowego finansowania, zapewniono dostęp w chmurze do komputerów kwantowych IBM, na których uruchomiono eksperymenty obliczeniowe z różnych obszarów wyzwań naukowych.

– Uruchomienie i umocnienie współpracy w ramach IBM Quantum Innovation Center w Poznańskim Centrum Superkomputerowo-Sieciowym z instytutami Polskiej Akademii Nauk oraz uczelniami wyższymi jest jednym z kluczowych zadań jakie od lat pełnimy w zakresie rozwoju infrastruktury informatycznej nauki. W tym celu poszukujemy nowych wyzwań jakie w tym przypadku stoją za przyszłością obliczeń kwantowych. Współpraca z Centrum Fizyki Teoretycznej Polskiej Akademii Nauk nie tylko wpisuje się w nasze strategiczne działania, ale także uzupełnia zakres wiedzy eksperckiej i doświadczeń, które możemy wspólnie wykorzystać – wskazuje Pełnomocnik Dyrektora ICHB PAN ds. PCSS, dr inż. Cezary Mazurek.

Centrum Fizyki Teoretycznej PAN jest jednym z wiodących ośrodków naukowych w Polsce w dziedzinie obliczeń kwantowych. Koordynuje ono min. projekt Team-Net, dotyczący badania ograniczeń oraz potencjalnych zastosowań obecnie dostępnych komputerów kwantowych. W Centrum Fizyki Teoretycznej PAN pracują cztery grupy badawcze zajmujące się kwantową informacją, które dzięki podpisanej umowie będą mogły włączyć się w eksperymenty nad kwantowymi komputerami.

– Jesteśmy świadkami kwantowej rewolucji, podczas której coraz większą rolę odgrywają technologie kwantowe. Urządzenia IBM są najlepszymi kwantowymi komputerami do jakich teraz możemy mieć dostęp. Dostęp ten pozwala dołączyć grupom z Polski do frontu badań i kształcić „kwantowych programistów” – zaznacza Zastępca Dyrektora ds. Naukowych, dr hab. Krzysztof Pawłowski

Obecnie dostępne komputery kwantowe są jeszcze w fazie prototypowej. Urządzenia te są nieidealne, ze względu na szumy i błędy które istotnie pogarszają jakość obliczeń. Badacze z Centrum Fizyki Teoretycznej PAN prowadzą badania, które pozwolą określić ich przydatność oraz optymalnie wykorzystać obecne i przyszłe komputery kwantowe. Grupa obliczeń kwantowych, prowadzona przez dr. hab. Michała Oszmańca (www.quantin.pl), już opracowała metodę, która pozwala kategoryzować kubity komputera kwantowego pod względem zachodzących na nich błędów. Co ciekawe, wykryto istotne korelacje w błędach między pozornie odległymi kubitami. Opracowywane metody i biblioteki numeryczne pozwolą tak dobierać obwody kwantowe, aby zmniejszyć finalne błędy obliczeń.

Pokrewnym zagadnieniem jest certyfikowanie urządzeń kwantowych. Wiele algorytmów wymaga wprowadzania kubitów wewnątrz komputera kwantowego w stan, którego nie da się efektywnie opisać na gruncie teorii klasycznej. Istotnym zagadnieniem jest stwierdzenie, na podstawie wyników pomiarów, czy zadany stan kwantowy rzeczywiście jest osiągany. Badania w tej tematyce prowadzi grupa dr. hab. Remigiusza Augusiaka.

– Zainteresowanie włączeniem się do sieci IBM Quantum i wykorzystaniem komputerów kwantowych, sygnalizowały także inne polskie instytucje naukowe. Centrum Fizyki Teoretycznej Polskiej Akademii Nauk było jedną z pierwszych instytucji zabiegających o dostęp do fizycznych zasobów kwantowych w ramach Polskiego Węzła Obliczeń Kwantowych. Już pierwsze eksperymenty i wyniki obliczeniowe uzyskane przez ekspertów podczas testowego dostępu były dowodem na wysoki poziom prac B+R realizowanych w tym ośrodku, w szczególności w obszarze efektywnej charakteryzacji korelacji w błędach pomiaru na udostępnianych urządzeniach IBM Quantum. Tak zrodziła się współpraca, którą szybko zaowocowała kolejnymi wspólnymi przedsięwzięciami – podkreśla Zastępca Pełnomocnika Dyrektora ICHB PAN ds. PCSS, dr hab. inż. Krzysztof Kurowski.