Rok 2025 ogłoszony został przez Organizację Narodów Zjednoczonych Międzynarodowym Rokiem Nauki i Technologii Kwantowej, podkreślając jej rolę we współczesnym świecie. Zaledwie 100 lat temu, 9 lipca 1925 roku, Werner Heisenberg napisał list do swojego przyjaciela, kolegi i najzagorzalszego krytyka, Wolfganga Pauliego. Kilka tygodni wcześniej Heisenberg powrócił z położonej na Morzu Północnym wyspy Helgoland, gdzie położył podwaliny pod współczesną mechanikę kwantową i zmienił nasze rozumienie świata atomowego. List przechowywany w CERN symbolicznie uznaje się za okres początku dyskusji na temat mechaniki kwantowej.
Powyższe fakty pozwalają przypuszczać, że kolejne lata upłyną pod znakiem kontynuacji II rewolucji kwantowej – dalsze badania i rozwój w tej dziedzinie przekładają się bowiem na wiele aspektów naszego życia codziennego i gospodarki. Odnajdujemy ją w takich obszarach jak medycyna i farmacja, chemia i biologia czy wreszcie tak ważne bezpieczeństwo.
W świetle tych wydarzeń warto przypomnieć co dzieje się na naszym podwórku. Minął rok od produkcyjnego uruchomienia sieci dystrybucji klucza kwantowego w PIONIERze, zrealizowanej w ramach projektu PIONIER-Q (https://www.news.pionier.net.pl/uruchomienie-sieci-pionier-q/). W kilku lokalizacjach naszych partnerów z Konsorcjum PIONIER zainstalowano komputery kantowe, bazujące na różnych uzupełniających się technologiach. A w ostatnim czasie, w ramach inicjatywy europejskiej EuroQCI, pracujemy z naszymi partnerami nad możliwością realizacji międzynarodowych połączeń kwantowych.
Ogólnopolska Sieć Optyczna Nauki PIONIER od lat stanowi fundament infrastruktury informatycznej nauki, będąc podstawą realizacji licznych projektów badawczych, osadzonych w rzeczywistym, pozalaboratoryjnym, środowisku sieci telekomunikacyjnej. Na bazie tej infrastruktury powstał m.in. projekt PIONIER-Q – sieć dystrybucji klucza kwantowego (QKD), o długości ponad 1,7 tys. km, łączy wszystkie węzły KDM. W wyniku realizacji PIONIER-Q powstało unikatowe środowisko badawcze, łączące klasyczne sieci z komponentami kwantowymi – kanałami kwantowej dystrybucji klucza, testami protokołów i eksperymentami. Projekt ten jest częścią większej strategii EuroQCI oraz IRIS2, w której występujemy jako katalizator zastosowań technologii kwantowych w sieciach telekomunikacyjnych i centrach danych.
Kolejnym polem zastosowań technologii kwantowych w rodzimej przestrzeni badawczej są obliczenia kwantowe. W ostatnich latach w Polsce zainstalowano kilka komputerów kwantowych zrealizowanych w różnych technologiach; o różnorodności tych technologii pisaliśmy w jednym z ostatnich wydań PIONIER News (https://www.news.pionier.net.pl/pionierowe/).
W grudniu 2023 roku w Poznańskim Centrum Superkomputerowo-Sieciowym zainstalowano dwa kwantowe komputery optyczne PT-1 firmy ORCA Computing. Dzięki integracji z istniejącymi zasobami superkomputerowymi powstało unikalne środowisko obliczeniowe, łączące moc klasycznych procesorów GPU z fotonicznymi procesorami kwantowymi QPU, umożliwiając testowanie innowacyjnych zastosowań technologii kwantowych.
22 maja 2025 roku we Wrocławskim Centrum Sieciowo-Superkomputerowym uruchomiono komputer kwantowy, oparty na technologii kubitów nadprzewodzących w niskiej temperaturze – ODRA 5, pierwszy tego typu w Polsce.
Nieco ponad miesiąc później, 23 czerwca br., w Poznańskim Centrum Superkomputerowo-Sieciowym zaprezentowano komputer kwantowy PIAST-Q (www.piast-q.eu), oparty na technologii uwięzionych jonów. To pierwszy zademonstrowany system kwantowy w ramach europejskiej infrastruktury EuroHPC JU, oferujący 20 wysokiej jakości fizycznych kubitów. Komputer kwantowy PIAST-Q, podobnie jak optyczne komputery kwantowe, zostanie zintegrowany z klasycznymi systemami superkomputerowymi w PCSS, co umożliwi rozwój hybrydowych metod obliczeń kwantowo-klasycznych. Celem integracji jest doskonalenie technik symulacyjnych oraz ich zastosowań w takich obszarach jak optymalizacja kombinatoryczna, chemia i fizyka kwantowa, symulacje materiałowe czy kwantowe uczenie maszynowe w ramach międzynarodowego konsorcjum EuroQCS-Poland.
Równolegle, ACK Cyfronet AGH odpowiada w ramach innego konsorcjum – LUMI-Q – za udostępnianie użytkownikom w Polsce zasobów komputera kwantowego VLQ. System ten, oparty na technologii nadprzewodzących kubitów i nowej topologii połączeń między nimi, został już zainstalowany w ośrodku IT4Innovations w Ostrawie. Częścią działań jest również wsparcie użytkowników poprzez umożliwienie prowadzenia obliczeń hybrydowych z wykorzystaniem superkomputera Helios i infrastruktury PL-Grid. Warto podkreślić, że 1 października 2025 roku, podczas konferencji EuroHPC User Days 2025, zaprezentowano pierwsze demonstracje testowe wykorzystania dwóch komputerów kwantowych EuroHPC — PIAST-Q i VLQ, rozpoczynając tym samym przygotowania do zdalnego udostępnienia dla użytkowników końcowych nowej infrastruktury kwantowych komputerów w sieci PIONIER i GÉANT.
A co nowego … W ramach nowych inicjatyw planuje się budowę transgranicznych połączeń w technologii QKD, które umożliwią połączenie sieci PIONIER-Q z jej odpowiednikami w krajach sąsiadujących z Polską oraz budowę pełnoskalowej sieci EuroQCI. W sieci PIONIER planowane jest również testowanie oraz wdrażanie szerokiego spektrum technologii opartych na metrologii kwantowej.
Krzysztof Kołat, Piotr Rydlichowski
Rys. źródło: Niklas Elmehed © Nobel Prize Outreach