Доклад за етапа на увеличаване на мащаба на квантовите технологии

Внастоящия доклад се прави преглед на успешните резултати и конкретните постижения на проектите за квантови научни изследвания на водещата инициатива и се прави преглед на основните извлечени поуки в хода на следващата фаза на водещата инициатива.

По време на фазата на разрастване (2018—2022 г.) водещата инициатива подкрепи 24 проекта в областта на квантовата комуникация, квантовите изчисления, квантовата симулация и квантовото сензорно изследване и метрологията (четирите основни области на квантовите изследвания) и в областта на фундаменталната квантова наука. Чрез финансирането както на водещата инициатива, така и на QuantERA, което подкрепя квантовите научни изследвания в 31 европейски държави, ЕС финансира европейските квантови научни изследвания с над 175 милиона евро от 2016 г. насам.

Всички тези постижения (и много други)са резултат от съвместните усилия на 1,654 учени и 236 организации, участващи във водещата инициатива, които са публикували 1,313 научни документа (с други 223 в процес на преразглеждане). Това ясно показва, че водещите проекти заедно са придобили своя отпечатък в научния свят.

По време на фазата на разрастване бяха предприети и значителни стъпки за постигане на основната цел на водещата инициатива за довеждане на квантовите изследвания от лабораторията до търговски приложения. Създадени са 25 стартиращи предприятия и са подадени заявления за 105 патента, като 64 от тях вече са издадени.

Сред избраните ключови постижения в обхванатите от доклада приоритетни области на водещата инициатива са:

• квантови изчислителни технологии: квантови компютърни системи с конкурентоспособни в световен мащаб резултати: Forschungszentrum Jülich (Германия) има за цел да предостави достъп до 100-кбитова квантова компютърна сграда въз основа на резултатите от един проект, а друг проект е реализирал първата по рода си 50-квбитова йонна система, която не изисква повече енергия от кипене на чатала; стартиращите предприятия включват aQt (Австрия) и Pasqal (Франция), като и двете вече предлагат търговски решения в областта на квантовите изчислителни технологии.

• квантова комуникация: свързване на два квантови процесора чрез междинен възел и установяване на споделено заплитане между множество самостоятелни квантови процесори, формиращи квантова мрежа; публикуване на пътна карта за EuroQCI, разгръщане на изпитателни платформи за разпределение на квантови ключове (QKD), първата услуга, която ще бъде предоставяна от EuroQCI; и устройства, готови за сертифициране, като квантови генератори на случайни числа.
• квантова симулация: в един първи свят е постигнато практическо квантово предимство при някои научни проблеми, свързани с изучаването на нови материали и фази на материята; в центровете за суперкомпютри и данни на Forschungszentrum Jülich и GENCI (Франция) се инсталиратдва 100-кбита аналогови квантови симулатора — първата стъпка в разгръщането на общоевропейска хибридна инфраструктура за високопроизводителни изчислителни технологии и квантови симулации.
• квантово сензорно действие: разработване на някои от най-напредналите в света квантови сензори, използващи ултразвукови диаманти; доказване на хиперполяризирани ЯМР, което би могло да доведе до до 100,000 пъти по-прецизни медицински изследвания, което ще позволи откриването на метаболитни процеси на молекулно ниво в реално време; през ноември 2022 г. стартиращото предприятие Nvision спечели наградата на Комисията „ Иновационен радар“ за неговия напредък в областта на медицинската образна диагностика
• основни квантови науки: постигане на значителен напредък в разработването на няколко алтернативни изчислителни платформи, включително основани на фотониши квантови изчислителни технологии.

Що се отнася до бъдещето, водещата инициатива ще бъде от ключово значение за постигането на целите, определени в съобщението на Комисията „Цифров компас до 2030 г.: Европейският път за цифровото десетилетие“: до 2025 г. ЕС следва да разполага с първия си компютър с квантово ускоряване, което да проправи пътя за заемане на челните позиции на квантовите способности до 2030 г. Първата от тези цели вече е видима: през октомври 2022 г. бяха обявени шестте обекта, в които ще се помещават първите квантови компютри в Европа, които ще бъдат интегрирани в суперкомпютрите на Съвместното предприятие за европейски високопроизводителни изчислителни технологии.

 Следващи стъпки

В рамките на „Хоризонт Европа“ Комисията ще продължи да подкрепя водещата инициатива през периода 2021—2027 г. с финансиране в размер на най-малко 500 милиона евро. Вече е публикувана актуализация на Стратегическата програма за научни изследвания и промишленост (SRIA) с подобрени цели за всеки от четирите основни стълба на инициативата и пътна карта за превръщането им в реалност. Вече са в ход редица нови проекти, чиято цел е да се работи за постигането на тези цели — например разработването на платформи за квантови изчисления и симулации, разработени през първите три години от дейността на водещата инициатива, тъй като те работят за постигане на практическо квантово предимство за проблеми в реалния свят. Проектите също така полагат основите на общоевропейска квантова комуникационна мрежа, която ще бъде от решаващо значение за развитието на EuroQCI — сигурна квантова комуникационна инфраструктура, която ще обхваща целия ЕС.

Актуализираната SRIA включва също така акцент върху бъдещото промишлено развитие и укрепването на връзките с други инициативи на ЕС, които обхващат квантовите технологии: а именно EuroQCI, Съвместното предприятие за европейски високопроизводителни изчислителни технологии (СП EuroHPC), което вече придобива първите си квантови компютри, и Европейският законодателен акт за интегралните схеми. Това ще гарантира, че иновативните приложения, разработени въз основа на научните изследвания във водещата инициатива, ще формират основата на европейска квантова екосистема и ще помогнат на Европа да запази водещата си позиция в тази конкурентоспособна в световен мащаб област. 

Контекст — квантови технологии

Финансираната от ЕС водеща инициатива в областта на квантовите технологии е 10-годишна инициатива на стойност 1 милиарда евро за съвместни и дългосрочни научни изследвания и иновации, стартирана през 2018 г. Нейната мисия е да затвърди водещата роля на Европа в областта на научните изследвания и високите постижения в областта на квантовите технологии, да превърне плодовете от тези високи постижения в продукти и приложения, които ще имат значително икономическо и обществено въздействие, и да позиционира Европа като лидер в промишлената среда чрез съгласуване на приоритетите за публично финансиране на равнището на ЕС, на национално и регионално равнище. Водещата инициатива мобилизира цялата общност за квантови научни изследвания в Европа, за да изпълни своята стратегическа научноизследователска програма.