Centrum Obliczeń Wspomaganych Kwantowo

Kiedy fizyka staje się technologią obliczeń - projekt COWK

Obliczenia kwantowe należą do najintensywniej rozwijanych obszarów współczesnej fizyki i informatyki, ponieważ oferują możliwość realizacji zadań wykraczających poza możliwości klasycznych komputerów, zwłaszcza w dziedzinach takich jak kryptografia, optymalizacja czy symulacje złożonych układów fizycznych. Projekt Centrum Obliczeń Wspomaganych Kwantowo (COWK) koncentruje się na badaniu praktycznych aspektów wykorzystania efektów kwantowych w obliczeniach oraz na opracowaniu metod umożliwiających wiarygodne i efektywne stosowanie tych technologii.

Pomimo powstawania pierwszych prototypów komputerów i symulatorów kwantowych, ich zastosowanie wciąż ograniczają fundamentalne problemy fizyczne i technologiczne, w tym szumy oraz dekoherencja prowadzące do utraty spójności stanów kwantowych. Badania prowadzone w projekcie COWK obejmują analizę tych zjawisk oraz rozwój metod ich kompensowania, w szczególności technik korekcji błędów i narzędzi teoretycznych służących do opisu złożonych układów wielocząstkowych. Projekt uwzględnia również konieczność porównywania potencjału technologii kwantowych z szybko rozwijającymi się metodami symulacji klasycznych.

Istotnym elementem projektu COWK jest utworzenie pierwszej w Polsce jednostki naukowej dedykowanej zastosowaniu efektów kwantowych w obliczeniach, opartej na doświadczeniu Centrum Fizyki Teoretycznej PAN w obszarze teorii technologii kwantowych. Centrum będzie składało się z pięciu grup badawczych: Grupy Informacji i Certyfikacji Kwantowej (kierownik: dr hab. Remigiusz Augusiak), Grupy Polarytonów Półprzewodnikowych (kierownik: prof. Michał Matuszewski), Grupy Kwantowej Przewagi Obliczeniowej (kierownik: dr hab. Michał Oszmaniec), Grupy Zastosowań Neutralnych Atomów, oraz Grupy Algorytmów Kwantowych i Uczenia Maszynowego.  

Projekt realizowany jest we współpracy z partnerami krajowymi i zagranicznymi, w tym z Instytutem Nauk Fotonicznych w Barcelonie i Uniwersytetem w Stuttgarcie, co sprzyja integracji badań z zakresu fizyki kwantowej, optyki kwantowej, informatyki i technologii obliczeniowych, oraz umożliwia prowadzenie prac w międzynarodowym obiegu naukowym.

Długofalowym celem projektu Centrum Obliczeń Wspomaganych Kwantowo jest stworzenie podstaw dla wiarygodnych, energooszczędnych i skalowalnych technologii obliczeń kwantowych oraz rozwój kompetencji badawczych w tym obszarze w Polsce. Projekt COWK ma przyczynić się do lepszego zrozumienia możliwości i ograniczeń technologii kwantowych oraz przygotowania rozwiązań, które w przyszłości mogą znaleźć zastosowanie w sektorach wymagających zaawansowanych obliczeń, takich jak cyberbezpieczeństwo, przemysł wysokich technologii czy modelowanie procesów złożonych.

Biogram Głównego Wykonawcy
Dr hab. inż. Remigiusz Augusiak, profesor Centrum Fizyki Teoretycznej PAN, specjalizuje się w kwantowej teorii informacji oraz podstawach mechaniki kwantowej. Doktorat uzyskał w 2008 roku na Politechnice Gdańskiej, a w latach 2008–2015 pracował w ICFO w Barcelonie pod opieką uznanych mentorów: prof. M. Lewensteina i prof. A. Acína. Od 2016 roku jest związany z CFT PAN, a w 2018 roku uzyskał habilitację. W CFT PAN kieruje grupą badawczą, w której dotychczas szkoliło się 3 doktorantów i 12 postdoków. Autor lub współautor ponad 90 artykułów opublikowanych w uznanych czasopismach. Laureat nagrody MNiSW za wybitne osiągnięcia naukowe (2016). W COWK będzie kierował grupą badawczą Kwantowej Informacji i Certyfikacji, która między innymi skupi się na tworzeniu metod certyfikacji dla zasobów kwantowych z zastosowaniami w technologiach kwantowych.