В Центре квантовых технологий МГУ разработан уникальный практикум по квантовой оптике и информатике

В Центре квантовых технологий МГУ разработан уникальный практикум по квантовой оптике и информатике

Проект: Центр компетенций НТИ по направлению «Квантовые технологии», Центры компетенций НТИ на базе вузов и научных организаций

В рамках образовательной части программы Центром компетенций НТИ на базе МГУ разработан практикум по квантовой оптике и квантовой информатике, благодаря которому студенты вузов или сотрудники учебных заведений, научных организаций и индустриальных компаний, проходящие курсы повышения квалификации по направлениям, связанным с квантовыми технологиями, смогут на практике увидеть, как работают законы квантовой физики в реальном эксперименте.

Комплекс включает набор аппаратных модулей, подключающихся к персональному компьютеру, программное обеспечение и методические материалы, разработанные сотрудниками Центра квантовых технологий МГУ.

Комплекс состоит из двух частей — классической и квантовой. Классическая часть посвящена исследованию поляризации классического света, на которой можно реализовать процедуры приготовления и измерения одного кубита. Квантовая часть комплекса позволяет генерировать перепутанные поляризационные состояния пар фотонов (бифотонов) и с их помощью демонстрировать нарушение неравенств Белла, реализовывать различные протоколы квантовой томографии и криптографии, наблюдать интерференцию Хонга-Оу-Манделя, исследовать статистику фотонов различных квантовых состояний света и на основе этих исследований создавать квантовые генераторы случайных чисел.

Квантовая часть комплекса представляет набор пяти модулей, соединенных друг с другом одномодовыми поляризационно сохраняющими оптическими волокнами. Соединяя модули в разной конфигурации, можно быстро перестраивать комплекс для выполнения разных задач.

Все модули могут иметь разную степень автоматизации. Полностью автоматизированная система позволяет выполнять задачи удаленно, через интернет-подключение к стенду.

«Квантовая физика сегодня — один из самых востребованных разделов данной науки. Это обусловлено развитием квантовых, и в особенности — квантово-информационных технологий. Однако квантовая физика весьма сложна для понимания, так как ее базовые принципы полностью противоречат нашему опыту. Только практический опыт работы с квантовыми системами может дать полное понимание ее законов. Для решения этой задачи Центр квантовых технологий МГУ разработал учебно-научный комплекс для практических работ, который позволяет экспериментально исследовать базовые законы квантовой физики на примере задач квантовой информатики, реализованных на самой простой и наглядной физической платформе — платформе квантовой оптики», — отметил один из авторов практикума, Руководитель лаборатории квантовой оптики Константин Катамадзе, к. ф.-м. н., старший научный сотрудник Центра квантовых технологий МГУ.

«Удаленный доступ к инструментам изучения квантовых технологий — это общемировая тенденция, и Центры компетенций НТИ ведут активною работу в этом направлении. Подобные курсы разрабатываются исследовательскими центрами по всему миру. Уровень и масштаб научно-образовательного проекта Центра квантовых технологий МГУ позволяют говорить о хороших перспективах его продвижения, в том числе на международном рынке», — комментирует директор центра управления технологическим развитием НТИ в РВК Арсен Гареев.

Сегодня практикум работает в Центре квантовых технологий МГУ, в феврале 2020 года он был установлен в СПбГУ и в марте введен в эксплуатацию, идут переговоры с рядом других организаций. Также в рамках практикума Центр готов принимать у себя студентов и преподавателей из других вузов и проводить повышение квалификации сотрудников технологических компаний.