Учёные из Университета Падерборна продвинулись в области квантовой фотоники, используя масштабные высокопроизводительные вычисления (HPC) для анализа экспериментов. Главным достижением стало создание томографической реконструкции данных, полученных с помощью высокоточного квантового детектора, способного измерять отдельные фотоны.
Для достижения таких результатов исследователи разработали уникальное программное обеспечение HPC, которое позволяет обрабатывать данные в огромных масштабах, характерных для квантовых систем. Разработка и применение этих алгоритмов были подробно описаны в журнале Quantum Science and Technology, где команда учёных подчеркнула важность точного описания характеристик квантовых детекторов для улучшения их измерительных возможностей.
Высокоточные фотонные детекторы играют ключевую роль в квантовых исследованиях, однако их детальная характеристика остаётся сложной задачей. Сложность связана с необходимостью обработки и анализа значительных объёмов данных, имеющих квантово-механическую природу. Обычные методы вычислений не подходят для решения задач такого масштаба, что делает важным применение HPC в этой области.
Физик Тимон Шапелер, один из ведущих авторов исследования, поясняет: «Мы разработали адаптивные алгоритмы с открытым исходным кодом, которые позволяют нам выполнять квантовую томографию на мегамасштабных квантовых детекторах». Шапелер также подчёркивает, что система показывает беспрецедентные возможности, позволяя производить расчёты для крупных квантовых систем всего за несколько минут.
Преимущества нового инструмента выходят за пределы лабораторных экспериментов. Разработанный инструмент может быть использован для характеристики и сертификации оборудования, применяемого в фотонных квантовых компьютерах. Успех в обработке квантовых данных ускоряет развитие квантовых технологий, облегчая реализацию концепций, связанных с квантовым превосходством и оптимизацией вычислений.
По словам профессора Тима Бартли, возглавляющего группу по исследованию «Мезоскопической квантовой оптики», значение разработки становится особенно очевидным при демонстрации квантового превосходства. Масштаб вычислений, которые позволяют квантовые системы, показывает явное преимущество перед традиционными методами, особенно в таких областях, как обработка данных, измерительные технологии и связь.
