Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Europejskie Otwarte Inicjatywy Kwantowe

Romaniuk Ryszard

Przegląd Telekomunikacyjny + Wiadomości Telekomunikacyjne

|

2023

|

nr 1

5--19

PL

Informacyjne technologie kwantowe ITK obejmują, z przymiotnikiem kwantowy, komputing, telekomunikację, czujniki, metrologię i synchronizację. Realizacja wszystkich tych głównych komponentów ITK dotyczy takich warstw jak architektura, technologia, budowa sprzętu, oraz kompatybilnego wielowarstwowego oprogramowania. Komputing kwantowy to, w warstwach sprzętowych i programistycznych, opanowanie technologii i techniki manipulacji kubitami fizycznymi i logicznymi, gospodarka zasobami kwantowymi, budowa procesorów, urządzeń obliczeniowych, rozwój systemów pośredniego etapu NISQ oraz w przyszłości efektywna budowa uniwersalnych komputerów. Termin „uniwersalny komputer kwantowy” lub szerzej „uniwersalny system kwantowy” jest tutaj rozumiany w sensie realizowalnego stopnia odporności lub tolerancji błędów kwantowych w systemie zdolnym do transmisji zasobów kwantowych, realizacji wzorcowych algorytmów kwantowych, np. Shora czy Groovera, dających przewagę nad transmisją i algorytmami klasycznymi. Telekomunikacja kwantowa to kanały kwantowe, nadajniki i odbiorniki, transmisja, węzły, wzmacniaki, pamięci, zwielokrotnianie, multipleksowanie, sieci, architektury, oprogramowanie, bezpieczeństwo, itp. Czujniki to wykorzystanie zjawisk kwantowych, w tym także urządzeń kubitowych do budowy znacznie czulszych urządzeń pomiarowych lokalnych, sieciowych, systemów teledetekcji, itp. Synchronizacja to wykorzystanie zjawisk subatomowych do tworzenia nowej, znacznie dokładniejszej, skali czasu i praktyczne wykorzystanie tej skali dla celów ITK i klasycznej ICT. Ta ogromna przestrzeń badawcza i techniczna podlega intensywnym procesom zagospodarowania społecznego i standaryzacji. Temu celowi służą w Europie coraz liczniejsze lokalne projekty krajowe, ale także różnego rodzaju, duże, wysokonakładowe, istotne społecznie, otwarte inicjatywy kwantowe, realizowane równolegle do analogicznych inicjatyw podejmowanych w USA, Japonii i Chinach. W Polsce konieczna jest znajomość i aktywne uczestnictwo w tych inicjatywach.

EN

QIT quantum information technologies (or Quantum ICT) include, with the adjective quantum, computing, telecommunications, sensors, metrology and synchronization. The implementation of all three main components of QIT concerns such layers as architecture, technology, hardware construction, and compatible multi-layered software. Quantum computing is, in the hardware and programming layers, mastering the technology and techniques of manipulating physical and logical qubits, the management of quantum resources, the construction of processors, computing devices, the development of NISQ intermediate stage systems and, in the future, the effective construction of universal computers. The term “universal quantum computer” or more broadly “universal quantum system” is understood here in the sense of a realizable degree of resistance or quantum error tolerance in a system capable of transmitting quantum resources, implementing standard quantum algorithms, e.g. Shor or Groover, giving an advantage over classical transmission and algorithms. Quantum telecommunications are quantum channels, transmitters and receivers, transmission, nodes, repeaters, memories, multiplexing and demultiplexing, networks, architectures, software, security, etc. Sensors are the use of quantum phenomena, including qubit devices to build much more sensitive local measuring devices, networks systems, remote sensing systems, etc. Synchronization is the use of subatomic phenomena to create a new, much more accurate time scale and the practical use of this scale for QIT and classical ICT purposes. This huge research and technical space is subject to intensive processes of social development and standardization. This goal is realized in Europe by increasingly numerous local national projects, but also various types of large, high-investment, socially relevant, open quantum initiatives, carried out in parallel to similar initiatives undertaken in the USA, Japan and China. In Poland, it is necessary to know and participate actively in these initiatives.

2

Charakterystyki kuditu fotonowego

Romaniuk Ryszard

Przegląd Telekomunikacyjny + Wiadomości Telekomunikacyjne

|

2023

|

nr 5

9--16

PL

Koncepcje realizacji węzłów sieci i komputingu kwantowego na bazie kuditów fotonowych są pod względem technicznym w początkowym etapie rozwoju, znacznie w tyle za technikami kubitowymi. Techniki kubitowe i kuditowe w przypadku fotonu są silnie skorelowane. Impuls rozwojowy fotoniczne techniki kubitowe otrzymały ze strony fotonicznych układów scalonych PIC i znacznego postępu w ich technologii. Sprawne logiczne fotoniczne kubitowe bramki kwantowe są realizowane przy pomocy liniowych układów mikro-fotonicznych. W tworzeniu topologii kubitowych układów bramkowych PIC wykorzystuje się właściwości teorii grafów. I jest to metoda tak skuteczna, że stosowany jest termin grafowa fotonika kwantowa. Grafowa teoria fotonicznych układów kwantowych jest rozszerzana na kudity. Możliwość taką zapewnia niezwykła elastyczność fotonu jako obiektu kwantowego, pojedynczego i klastrowanego, w postaci możliwości kształtowania jego stanów swobody i generacji stanów nieklasycznych. Kudit fotonowy poprzez swoją wielostronność i wielowymiarowość realizuje hipersplątanie w znacznie bogatszy sposób, jednak trudny do opanowania praktycznego. Naturalną metodą są próby zastosowania rozwiązań dobrze znanych w telekomunikacji i radioelektronice, czyli działania w domenach czasu, częstotliwości i przestrzeni. Działania te ujawniają fascynującą nieklasyczną naturę fotonu swobodnego, klastrowanego i hipersplątanego i potencjalnie uchylają drzwi do jego sprawnej funkcjonalizacji w postaci kuditu. Taka funkcjonalizacja nie będzie łatwa bo foton jest bardzo słabo reaktywny. Konieczne jest poszukiwanie metod rekompensujących.

EN

The concepts of network nodes implementation and quantum computing based on photon qudits are technically in the early stages of development, well behind qubit techniques. Photonic qubit and qudit technologies are strongly correlated. Photonic qubit techniques received a development impulse from photonic PIC integrated circuits and significant progress in their technology. Efficient logical photonic qubit quantum gates are implemented using linear micro-photonic circuits. The properties of graph theory are used in the creation of topologies of qubit PIC gate circuits. And this method is so effective that the term graph quantum photonics is used. The graph theory of photonic quantum systems is being extended to qudits. This possibility is ensured by the extraordinary flexibility of the photon as a quantum object, single and clustered, in the form of the possibility of shaping its states of freedom and generating non-classical states. The photon qudit, through its multipartition and multidimensionality, implements hyperentanglement in a much richer way, but difficult to master in practice. A natural method is to try to apply solutions well known in telecommunications and radioelectronics, i.e. actions in the domains of time, frequency and space. These activities reveal the fascinating non-classical nature of the free, clustered and hyperentangled photon and potentially open the door to its smart functionalization in the form of a qudit. Such functionalization will not be easy as a photon is hardly reactive. It is necessary to search for recompensation methods.

3

Quantum Europe, Quantum Poland

Romaniuk Ryszard S.

International Journal of Electronics and Telecommunications

|

2023

|

Vol. 69, No. 2

391--398

EN

QIT–Quantum Information Technologies promises are very serious, greatly exceeding only technical and market levels. Development of QIT in Europe, treated as building a new infrastructural civilization level, requires a broader view of coordination, funding and priority-setting policy. Simple measures used in the case of the development of new technologies, but not creating a significant ecosystem, are insufficient in this case. Quantum technologies are poised to create a new information layer of knowledge-based society. In this essay, the author subjectively addresses some of the issues such as: what we already know and what we don't know, and what efforts are being made in Europe. Polish version of this paper was published in Przegl.Telekom.2.23.

4

Quantum integrated photonics

Romaniuk Ryszard

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2023

|

Vol. 64, Nr 8

17--24

EN

Quantum integrated photonics (QIP) is one of the technological and system options for building quantum networks and compu ters. The carrier of multilateral, multidimensional quantum infor mation, in the state of coherent superposition and entanglement/ hyper-entanglement, is a single, most often heralded, or deter ministic photon or a cluster of photons. The material substrates for the operation of a photon qubit/qudit are photonic integrated circuits (PICs) and optical fibres. In such an environment, photons as qubits or qudits are generated, modulated and demodulated, transmitted and detected. Unlike other qubit technologies, the photon as a flying qubit is transformed reversibly in a material medium to a stationary form in resonant absorption and emission with the preservation of quantum information. The photon, as the only qubit/qudit, in zero time in its frame of reference, trans mits quantum information in the vacuum between the emission and absorption. The QIP technology potential results from the possibility of performing all quantum operations on the photon qubit/qudit using linear optics methods. These operations inc lude qubit operations in the time, frequency and space domains and the implementation of quantum gate logic. Quantum error correction, photon quality determination, indistinguishability, en tanglement distribution and distillation are possible. Hybrid, in terms of material, QIP systems, consisting of quantum-connec ted PICs, have the potential to implement universal computers and quantum networks. The paper is part of a cycle related to a lecture for PhD students on Quantum Information Technologies and Quantum Biophotonics.

PL

Kwantowa fotonika scalona (KFS) jest jedną z opcji technologicz nych i systemowych budowy kwantowych sieci i komputerów. Nośnikiem wielostronnej, wielowymiarowej informacji kwantowej w stanie koherentnej superpozycji, splątania i hipersplątania jest pojedynczy, najczęściej zwiastowany, lub deterministyczny foton lub klaster fotonów. Podłożem materialnym dla działania kubitu lub kuditu fotonowego są fotoniczne układy scalone (FUS) i światło wody. W takim środowisku fotony jako kubity lub kudity są genero wane, modulowane i demodulowane, transmitowane i detekowane. W odróżnieniu od innych technologii kubitowych foton jako ku bit lotny transformuje się, w ośrodku materialnym, w odwracalny sposób, do postaci stacjonarnej w akcie rezonansowej absorpcji i emisji z zachowaniem informacji kwantowej. Foton, jako jedyny kubit/kudit, w zerowym czasie w jego układzie odniesienia, trans mituje informację kwantową w próżni pomiędzy aktami emisji i absorpcji. Potencjał technologii KFS wynika z możliwości realiza cji na kubicie/kudicie fotonowym wszystkich operacji kwantowych metodami optyki liniowej. Te operacje obejmują operacje na kubi cie w domenach czasu, częstotliwości i przestrzeni, oraz realizację kwantowej logiki bramkowej. Możliwa jest korekcja błędów kwan towych, określanie jakości fotonów, nierozróżnialności, dystrybucja i destylacja splątania. Hybrydowe, pod względem materiałowym, systemy KFS, składające się z połączonych kwantowo FUS posia dają potencjał realizacji uniwersalnych komputerów i sieci kwan towych. Artykuł jest częścią cyklu związanego z wykładami dla doktorantów na temat Kwantowych Technologii Informacyjnych i Biofotoniki Kwantowej.

5

Education in Quantum Engineering at the Warsaw University of Technology

Kornakov Georgy, Wlazłowski Gabriel, Magierski Piotr, Buchner Teodor, Kasprowicz Grzegorz, Kikoła Daniel, Kisiel Adam, Pęcak Daniel, Sowiński Mikołaj, Tylutki Marek, Wierzbicki Michał, Zberecki Krzysztof

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2023

|

Vol. 64, Nr 8

97--99

EN

We introduce a theoretical and technical training curriculum con cept to incorporate Quantum Computing Technologies (QCT) into WUT’s quantum infrastructure (QTI). Ongoing activities involve accumulating necessary knowledge, preparing training materials, and creating presentations to establish a comprehensive curri culum concept for QCT. This concept is based on the existing QTI infrastructure at WUT. The primary objective of this endeavour is to develop a cohe rent educational framework and associated study resources for didactic applications in the field of quantum information tech nologies (QIT). These resources are intended for utilisation by WUT teams and students, tightly integrated with prospective research initiatives.

PL

Wprowadzamy koncepcję szkolenia teoretycznego i technicznego, którego celem jest włączenie Quantum Computing Technologies (QCT) do infrastruktury kwantowej (QTI) PW. Bieżące działania obej mują gromadzenie niezbędnej wiedzy, przygotowywanie materiałów szkoleniowych oraz tworzenie prezentacji w celu ustalenia komplek sowej koncepcji programowej dla QCT. Koncepcja ta bazuje na istnie jącej infrastrukturze QTI na PW. Głównym celem tego przedsięwzięcia jest opracowanie spójnych ram edukacyjnych i powiązanych zasobów badawczych do zastosowań dydaktycznych w dziedzinie kwantowych technologii informacyjnych (QIT). Zasoby te przeznaczone są do wykorzystania przez zespoły i studentów PW, ściśle zintegrowane z perspektywicznymi inicjaty wami badawczymi.

6

Teleinformatyka kwantowa

Romaniuk Ryszard S.

Przegląd Telekomunikacyjny + Wiadomości Telekomunikacyjne

|

2022

|

nr 5

654--665

PL

Technologia kwantowa jest obszarem coraz skuteczniej funkcjonalizującym zjawiska mechaniki kwantowej, nie tylko jak to robiono dotychczas z sukcesem, czyli głównie poprzez inżynierię przerwy zabronionej. Epoka Quantum-1 dała nam układy scalone, lasery, czujniki, komputery, informatykę, telekomunikację światłowodową i satelitarną. W wielu obszarach Quantum-1 doszliśmy, lub za jakiś czas dojdziemy, do granic technologicznych. Świat naukowy zauważył możliwość dalszego, nie ewolucyjnego, ale skokowego rozwoju wymienionych technologii poprzez zmianę epoki na coś co dzisiaj nazywamy Quantum 2. Quantum 2 nie bazuje na przerwie zabronionej tak jak Quantum 1, ale usiłuje dowolnie manipulować pojedynczym izolowanym, a także grupą skorelowanych układów kwantowych. Za taką datę narodzin Quantum 2 uznaje się odkrycie przez Johna Stewarda Bella w 1964 roku nierówności i sformułowanie na jej podstawie prawa dotyczącego ścisłej granicy nielokalności kwantowej w układzie dwustronnym, lub jak dzisiaj mówimy dowodu splątania między Alicją i Bobem. J.S.Bell przedstawił możliwość prostej i ścisłej eksperymentalnej weryfikacji paradoksu EPR z roku 1934 poprzez statystyczny pomiar korelacji kwantowych. Nie od razu skonsumowano to genialne odkrycie. Pierwszy prosty eksperyment weryfikacyjny prawdziwość naruszenie nierówności wykonał zespół Johna Clausera w r. 1979 na podstawie wyprowadzonej w roku 1969 nierówności klasy Bella - CHSH. Pełny eksperyment, jednak bez unikania większości luk pomiarowych, wykonał po raz pierwszy zespół Alaina Aspecta w roku 1982. Zespół Antona Zeilingera wykonał wiele testów Bella także w skali kosmicznej, pokazał pierwszy teleportację kwantową i możliwość manipulacji splątaniem poprzez jego przełączanie między kubitami. Clauser, Aspect i Zeilinger otrzymali nagrodę Nobla z fizyki za te osiągnięcia w roku 2022. Stanowią one bramę wejściową do epoki Quantum 2 i podstawę rozwoju informacyjnych technologii kwantowych na fizycznej platformie fotoniki kwantowej.

EN

Quantum technology is an area that is increasingly functionalizing the phenomena of quantum mechanics, not only as it has been successfully done so far, i.e. mainly through the forbidden gap engineering. The Quantum-1 era gave us integrated circuits, lasers, sensors, computers, IT, fiber optic and satellite telecommunications. In many areas of Quantum-1, we have reached or will come to technological limits in some time. The scientific world has noticed the possibility of a further, not evolutionary, but leapfrog development of these technologies by changing the epoch to what we now call Quantum-2. Quantum-2 is not based on a forbidden band like Quantum-1, but tries to arbitrarily manipulate a single isolated as well as a group of correlated quantum systems. The birth date of Quantum-2 is considered to be the discovery by John Steward Bell in 1964 of inequality and the formulation of a law on the strict limit of quantum nonlocality in a bilateral system, or as we speak today, the proof of entanglement between Alice and Bob. J.S.Bell presented the possibility of a simple and strict experimental verification of the EPR paradox from 1934 through the statistical measurement of quantum correlations. This brilliant discovery was not immediately consumed. The first simple experiment to verify the truth of the inequality was performed by John Clauser’s team in 1979 on the basis of the Bell-class CHSH inequality derived in 1969. The full experiment, but without avoiding all measurement loopholes, was first performed by Alain Aspect’s team in 1982. Anton Zeilinger’s team performed many Bell tests also on a cosmic scale, showed the first quantum teleportation and the possibility of manipulating entanglement by switching between qubits. Clauser, Aspect and Zeilinger were awarded the Nobel Prize in Physics for these achievements in 2022. They are the gateway to the Quantum-2 era and the basis for the development of quantum information technologies on the physical quantum photonics platform.