Mówi: | dr hab. Michał Parniak-Niedojadło, Centrum Optycznych Technologii Kwantowych oraz Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski Karol Łukanowski, Centrum Optycznych Technologii Kwantowych, Uniwersytet Warszawski |
Polscy badacze pracują nad kwantowym przetwarzaniem sygnału. To rozwiązanie pomoże zapewnić superbezpieczną łączność
Stworzenie rozwiązań opartych na kwantowym przetwarzaniu informacji to cel, jaki stawiają przed sobą badacze z Centrum Optycznych Technologii Kwantowych Uniwersytetu Warszawskiego. W ramach projektu finansowanego z Funduszy Europejskich dla Nowoczesnej Gospodarki pracują nad technologiami, które pozwolą zapewnić szybką i dobrze zabezpieczoną łączność, również na poziomie międzyplanetarnym. Ich wykorzystanie pozwoliłoby również zoptymalizować pracę przeładowanych łączy światłowodowych, z których obecnie korzystamy.
– Kwantowe przetwarzanie sygnału oparte jest na najnowszych odkryciach i osiągnięciach fizyki kwantowej. W naszym przetwarzaniu informacji i wykrywaniu sygnałów będziemy używać nawet najmniejszych możliwych cząstek informacji, w szczególności takich jak pojedyncze fotony czy kubity [bity kwantowe – red.], które te fotony niosą – informuje w wywiadzie dla agencji Newseria dr hab. Michał Parniak-Niedojadło, lider grupy badawczej w Centrum Optycznych Technologii Kwantowych Uniwersytetu Warszawskiego.
Na realizację projektu centrum otrzymało 30 mln zł z programu Fundusze Europejskie dla Nowoczesnej Gospodarki 2021–2027 (FENG). Środki – w drodze konkursu – przyznała Fundacja na rzecz Nauki Polskiej.
– Nasz projekt dopiero co wystartował, a mimo to ponad 12-osobowy zespół intensywnie pracuje już nad stworzeniem nowych eksperymentów oraz publikacji, które w bardzo bezpośredni sposób mają wkrótce pokazać ogromny potencjał wdrożeniowy opracowywanych przez nas rozwiązań – wyjaśnia naukowiec.
Centrum, stworzone przez UW we współpracy z Uniwersytetem Oksfordzkim, w ramach projektu Optyczne Technologie Kwantowe bada zjawiska takie jak superpozycje i splątanie w optycznych oraz optycznie sterowanych układach, z długoterminowymi perspektywami ich praktycznego wykorzystania.
– Dzisiejsze urządzenia, takie jak komputery, urządzenia sieciowe czy różnego rodzaju sensory, używają klasycznego przetwarzania sygnałów, które ma pewne ograniczenia i w krytycznych momentach niestety traci informacje. Tradycyjne metody opierają się na informacji klasycznej, czyli bitach, które mogą przyjmować wartości zero-jedynkowe. W dzisiejszym świecie przetwarzamy sygnały wyłącznie w komputerach opartych na krzemie lub w sieciach optycznych, w których wysyłamy silne impulsy laserowe lub z diod świecących. Kwantowe przetwarzanie sygnałów przygląda się informacji i materii na nowe sposoby. Przyglądamy się informacji bardziej precyzyjnie i zauważamy, że pojedyncze cząstki światła, takie jak fotony, niosą informacje w postaci kubitów, które są w stanie przyjmować wartości z całej sfery. Klasyczne przetwarzanie sygnałów je pomija, a kwantowe przetwarzanie sygnałów bierze z tego pełnię informacji – tłumaczy dr hab. Michał Parniak-Niedojadło.
– Kiedy ludzkość zaczęła robić zdjęcia, najpierw były one czarno-białe, co wynikało z tego, że klisza fotograficzna rejestrowała jedynie informację, gdzie padło więcej światła, a gdzie mniej. Punkt na kliszy, w którym natężenie światła było większe, na wywołanym zdjęciu był jaśniejszy, a punkt, gdzie natężenie było mniejsze – ciemniejszy. Dopiero po jakimś czasie nauczyliśmy się wyłuskiwać więcej informacji z fali światła, która dociera do kliszy: już nie tylko jej natężenie, ale także długość fali, która przekłada się na kolor światła. Dzięki temu mamy zdjęcia kolorowe. W naszym projekcie chcemy pójść o krok dalej. Rozważając kwantową naturę światła, okazuje się, że znajdują się w nim kolejne stopnie swobody, które możemy kontrolować. Do naszych celów należy wykorzystanie ich do kodowania jeszcze większej ilości informacji oraz odczytywania jej w bardziej precyzyjny sposób – wyjaśnia Karol Łukanowski, fizyk z Centrum Optycznych Technologii Kwantowych UW.
Oczekuje się, że wyniki tych badań zostaną wykorzystane w praktyce do produkcji nowej generacji czujników lub bezpieczniejszych metod komunikacji. Jednym z priorytetowych celów badaczy jest dostarczenie rozwiązań, które mogłyby być wykorzystywane przez sektor kosmiczny.
– Ich użycie pozwoli nam na uzyskanie jeszcze lepszej rozdzielczości w zdjęciach kosmosu i w rezultacie na spojrzenie dalej w głęboki kosmos. Wszelakiej maści sensory, czy to pola magnetycznego, czy grawitacyjnego, zyskają dodatkową precyzję za pomocą kwantowych technologii. Są też wreszcie np. komputery kwantowe, czyli urządzenia do wykonywania bardzo specjalistycznych obliczeń, wielokrotnie szybsze od zwykłych komputerów. Ich implementacja optyczna jest również jedną z najbardziej obiecujących i najszerzej rozwijanych – wskazuje fizyk.
Karol Łukanowski zajmuje się w zespole projektowaniem nowych protokołów komunikacyjnych oraz kryptograficznych. Jak podkreśla, wykrywanie i przetwarzanie sygnałów na poziomie kwantowym jest dużą szansą na rozwiązanie wyzwań komunikacyjnych.
– To, co nas wyróżnia, to ambicja badania efektów kwantowych także w ekstremalnych warunkach. Przykładem jest komunikacja z misjami kosmicznymi, czyli przesył informacji na bardzo dalekie odległości oraz przez wszystkie warstwy atmosfery, co przekłada się na ogromne tłumienie sygnału. Innym przykładem są międzykontynentalne łącza światłowodowe położone na dnie oceanu, które już dzisiaj są przeładowane transmisją danych pomiędzy milionami użytkowników, co negatywnie wpływa na ich przepustowość. Efekty kwantowe pozwolą nam zniwelować te problemy – wyjaśnia badacz.
Do kluczowych wyzwań, jakie stoją przed zespołem badawczym, należy filtrowanie sygnału optycznego, czyli oddzielanie go od szumu. Dzięki temu sygnał ten może być z jednej strony znacznie wzmocniony, a z drugiej – lepiej przyjmowany przez odbiorniki.
Według Zion Market Research światowy rynek technologii kwantowych w 2022 roku wypracował ponad 875 mln dol. przychodów. Do końca tej dekady jego wycena wzrośnie do 4,3 mld dol.
Czytaj także
- 2025-05-05: Konkurs NCBR i Orlenu ma wesprzeć najciekawsze rozwiązania dla przemysłu rafineryjno-petrochemicznego. Na ich rozwój trafi blisko 200 mln zł
- 2025-04-22: Duża zmiana w organizacji pracy w firmach. Elastyczność wśród najważniejszych oczekiwań pracowników
- 2025-05-06: Dla większości Polaków praca to obowiązek. Tylko niewielka część czuje satysfakcję z wykonywanych zadań
- 2025-04-04: Wykluczenie cyfrowe szczególnie dotyka generacji silver. T-Mobile wystartował z darmowymi kursami z obsługi smartfona
- 2025-03-13: Inwestycje w sztuczną inteligencję na bardzo niskim poziomie. Potencjał polskich kadr nie jest wykorzystywany
- 2025-03-31: Coraz więcej dronów dzieli przestrzeń powietrzną z załogowymi statkami powietrznymi. Powstaje system do koordynacji lotów
- 2025-03-28: Brak krajowej polityki kosmicznej blokuje możliwości współpracy międzynarodowej. Wspólne projekty mogłyby być katalizatorem rozwoju sektora
- 2025-02-26: Przez brak więzi z rodzicami dziecko szuka wsparcia w smartfonie. Psychiatrzy ostrzegają przed taką pułapką
- 2025-02-19: Biomimetyczny dron z nogami sprawdzi się w dostawach i misjach ratunkowych. Technologia inspirowana jest wronami
- 2025-02-11: Idea STEM zmienia podejście do edukacji dzieci na całym świecie. Doświadczanie i współpraca zamiast wykładów
Kalendarium
Więcej ważnych informacji
Jedynka Newserii

Jedynka Newserii

Polityka

PE przedstawił swoje priorytety budżetowe po 2027 roku. Wydatki na obronność kluczowe, ale nie kosztem polityki spójności
Parlament Europejski przegłosował w tym tygodniu rezolucję w sprawie priorytetów budżetu UE na lata 2028–2034. Europosłowie są zgodni co do tego, że obecny pułap wydatków w wysokości 1 proc. dochodu narodowego brutto UE-27 nie wystarczy do sprostania rosnącej liczbie wyzwań, przed którymi stoi Europa. Mowa między innymi o wojnie w Ukrainie, trudnych warunkach gospodarczych i społecznych oraz pogłębiającym się kryzysie klimatycznym. Eurodeputowani zwracają też uwagę na ogólnoświatową niestabilność, w tym wycofywanie się Stanów Zjednoczonych ze swojej globalnej roli.
Infrastruktura
Odbudowa Ukrainy pochłonie setki miliardów euro. Polskie firmy już teraz powinny szukać partnerów, nie tylko w kraju, ale i w samej Ukrainie

Według stanu na koniec 2024 roku odbudowa Ukrainy wymagać będzie zaangażowania ponad pół biliona euro, a Rosja wciąż powoduje kolejne straty. Najwięcej środków pochłoną sektory mieszkaniowy i transportowy, ale duże są także potrzeby energetyki, handlu czy przemysłu. Polski biznes wykazuje wysokie zaangażowanie w Ukrainie, jednak może ono być jeszcze wyższe w procesie odbudowy. Zdaniem wiceprezesa działającego w tym kraju Kredobanku należącego do Grupy PKO BP firmy powinny szukać partnerów do udziału w odbudowie i w Polsce, i w Ukrainie.
Polityka
Europoseł PiS zapowiada walkę o reparacje wojenne dla Polski na forum UE. Niemiecki rząd uznaje temat za zamknięty

Nowy kanclerz Niemiec Friedrich Merz podczas konferencji prasowej w Polsce ocenił, że temat reparacji wojennych w relacjach polsko-niemieckich jest prawnie zakończony. Nie zgadza się z tym europoseł PiS Arkadiusz Mularczyk, który chce do tego tematu wrócić na forum UE. Przygotowana za rządów PiS publikacja „Raport o stratach poniesionych przez Polskę w wyniku agresji i okupacji niemieckiej w czasie II wojny światowej” szacuje straty na ponad 6,2 bln zł.
Partner serwisu
Szkolenia

Akademia Newserii
Akademia Newserii to projekt, w ramach którego najlepsi polscy dziennikarze biznesowi, giełdowi oraz lifestylowi, a także szkoleniowcy z wieloletnim doświadczeniem dzielą się swoją wiedzą nt. pracy z mediami.