Podľa Viedenskej univerzity je prvý fotonický kvantový počítač vo vesmíre svetový unikát. Je súčasťou satelitu ION.
Vizualizácia prvého miniatúrneho kvantového počítača na satelite ION. Zdroj: Universität Wien/Iris Agresti
Miniatúrny kvantový počítač Made in Austria má priamo vo vesmíre spracovávať zozbierané údaje. Systém, ktorý vyvinuli fyzici z Viedenskej univerzity a ktorého veľkosť zodpovedá trom škatuliam od mlieka, má na orbitu vyniesť raketa Falcon 9 spoločnosti SpaceX. Štart bol pre počasie presunutý z nedele 22. júna 2025 na dnes pondelok 23. júna o 23.00 hod. Fanúšikovia kozmonautiky môžu priamy prenos štartu rakety Falcon 9 z Vanderbergovej vesmírnej základne v Kalifornii sledovať na kanáli SpaceX alebo na YouTube kanáli kosmonautix.cz.
Svetová premiéra
Podľa Viedenskej univerzity ide o svetovú premiéru, keďže pôjde o vôbec prvý fotonický kvantový počítač vo vesmíre. Zariadenie sa bude nachádzať na palube satelitu ION. Satelitný nosič vybavený kvantovým procesorom s rozmermi 150 × 150 × 453 milimetrov a s hmotnosťou 9,5 kilogramu bude obiehať Zem vo výške 550 kilometrov.
Približne týždeň po úspešnom vypustení satelitu ION by potom mohol miniatúrny kvantový počítač vyslať prvé signály, uviedol pre agentúru AP vedúci projektu kvantový fyzik Philip Walther. Walther a jeho tím vyvinuli počítač expresne rýchlo, na celý projekt potrebovali jeden a pol roka, samotný počítač skonštruovali za 11 dní. Stavali pritom na poznatkoch, ktoré získali počas štúdia a výskumu trvajúceho dve desaťročia. Vývoj takéhoto systému by za normálnych okolností trval desať rokov. To, či skutočne vydrží extrémne podmienky vo vesmíre, však bude možné zistiť až niekoľko týždňov po štarte.
Vesmírne misie sú vždy náročné
Podľa Walthera bude väčšou senzáciou to, ak bude všetko fungovať podľa plánu vo vesmírnych podmienkach. Zatiaľ nie je možné poskytnúť žiadne informácie o presných údajoch, ktoré bude systém zbierať, ani o konkrétnych výskumných otázkach. Vedci budú výsledky zverejňovať priebežne v odborných publikáciách.
„Vesmírne misie sú vždy náročné. Systém musí predovšetkým prežiť štart rakety, krátkodobo teda aj G sily, ktoré zodpovedajú tisícnásobku zemskej príťažlivosti. Musí odolávať teplotným výkyvom od plus sedemdesiat do mínus tridsať stupňov Celzia, fungovať vo vákuu a spotrebovať veľmi málo energie.“ Práve v takýchto situáciách by bol užitočný kvantový počítač: „Konkrétne svojou efektívnejšou spotrebou energie alebo schopnosťou rýchlejšie počítať,“ vysvetlil Walther.
Tím pod vedením Simona Steinera, Iris Agrestiovej a Philipa Walthera (zľava doprava) zmenšil celé kvantové laboratórium na veľkosť škatule od topánok. Miniatúrny kvantový počítač pocestuje do vesmíru v júni. Zdroj: rudolphina.univie.ac.at. Autor: Alexander Bachmayer
Dáta spracuje priamo na satelite
Aký je prínos kvantového počítača vo vesmíre? Najväčšou výhodou by malo byť to, že počítač umožní takzvaný edge computing. To znamená, že údaje sa spracúvajú priamo na satelite, nemusia sa prenášať komunikačnými kanálmi. Satelit teda poskytne výsledky priamo, napríklad ak deteguje lesný požiar. Tým sa ušetrí čas aj energia. „Je to veľké umenie. Čím viac dokážete spracovať hore, tým ste na tom lepšie.“
Kvantové počítače sú energeticky úspornejšie. Optické systémy môžu napríklad vykonávať matematické operácie (ktoré sú pre klasické počítače veľmi náročné na výpočet) analógovým spôsobom využitím fyziky interferencie a difrakcie. Systém vyvinutý viedenskými kvantovými fyzikmi je univerzálny a dá sa prispôsobiť budúcim misiám.
Misia bude skúškou výkonnosti a odolnosti kvantového hardvéru v extrémnych podmienkach vesmíru.
Údaje budú zbierať niekoľko rokov
„Pracujeme s časticami svetla. Podľa môjho názoru je tento typ hardvéru kvantovej technológie výrazne lepší než všetky ostatné architektúry, ako sú ióny alebo supravodiče,“ povedal výskumník. Fotonické systémy sa dajú podľa neho urobiť tak, že sú ľahšie, menšie a robustnejšie. „Táto misia nám umožňuje otestovať výkon a odolnosť kvantového hardvéru v extrémnych podmienkach.“
Na projekte spolupracovali Nemecké centrum pre letectvo a vesmír (DLR), Národná rada pre výskum (CNR) v Miláne, Inštitút kvantovej optiky a kvantovej informácie (IQOQI) Rakúskej akadémie vied (ÖAW) a viedenský startup Qubo Technology. Miniatúrny kvantový počítač, ako aj satelit ION po skončení svojej misie kontrolovaným spôsobom zhoria v atmosfére. Výskumníci dúfajú, že „budú môcť získavať údaje počas niekoľkých rokov, aby mohli študovať dôsledky dlhodobých vesmírnych podmienok na kvantovú technológiu“, uviedol Walther.
Zdroj: Universität Wien, science.ORF.at, spaceflightnow.com
(zh)
