Po raz pierwszy w historii komputer kwantowy został wyniesiony na orbitę. Innowacyjny system opracowany został przez międzynarodowy zespół badawczy pod kierunkiem prof. Philipa Walthera z Uniwersytetu Wiedeńskiego. Wystartował 23 czerwca rakietą Falcon 9 w ramach misji Transporter-14 firmy SpaceX.
Start odbył się z bazy sił kosmicznych Vandenberg w Kalifornii. Urządzenie już niebawem rozpocznie pracę na wysokości około 550 kilometrów nad Ziemią.
Choć misja obejmowała aż 70 różnych ładunków – od mikrosatelitów po kapsuły powrotne – to miniaturowy komputer kwantowy wyróżnia się swoim potencjałem do zrewolucjonizowania obliczeń w przestrzeni kosmicznej.
Jego podstawową rolą będzie przetwarzanie danych zebranych w czasie rzeczywistym, bez potrzeby przesyłania ich na Ziemię.
To przykład tzw. edge computingu – przetwarzania danych bezpośrednio przy źródle. Zmniejsza to zużycie energii i przyspiesza reakcję, np. w przypadku wykrycia pożarów lasów.
Kwantowa inżynieria w ekstremalnych warunkach
Zaprojektowanie komputera kwantowego zdolnego do pracy w warunkach orbitalnych stanowiło ogromne wyzwanie. Zespół badaczy z Wiednia skonstruował system tak, by wytrzymał gwałtowne zmiany temperatury, promieniowanie kosmiczne i wibracje towarzyszące wynoszeniu na orbitę.
12 członków zespołu spędziło cztery intensywne tygodnie w laboratorium o wysokiej czystości w Niemieckim Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki (DLR), gdzie w zaledwie 11 dni stworzyli gotowy do lotu model urządzenia.
Pierwsze dane z eksperymentu powinny dotrzeć na Ziemię około tydzień po wejściu satelity na orbitę.
– Ten projekt uczynił z nas prawdziwą grupę kosmiczną. Teraz mamy kompetencje do realizowania kolejnych eksperymentów w przestrzeni – zarówno dla fizyki fundamentalnej, jak i zastosowań praktycznych – mówi prof. Philip Walther.
Co potrafi kwantowy komputer fotonowy?
Nowy system opiera się na optycznych układach fotonowych, które przeprowadzają obliczenia z wykorzystaniem interferencji i dyfrakcji światła. To metoda analogowa, szczególnie efektywna przy złożonych operacjach matematycznych. Takich jak np. transformacje Fouriera czy konwolucje – kluczowe np. w przetwarzaniu sygnałów i obrazów.
Komputer kwantowy może zostać łatwo dostosowany do przyszłych misji kosmicznych. Dodatkowo, naukowcy sprawdzą jego trwałość i niezawodność w warunkach próżni kosmicznej, co pozwoli lepiej zrozumieć, jak długo tego typu sprzęt może funkcjonować w tak nieprzyjaznym środowisku.
Wyniki misji mogą znaleźć zastosowanie w monitoringu klimatycznym, obserwacji Ziemi, komunikacji satelitarnej oraz dalszym rozwoju sprzętu kwantowego do celów komercyjnych i naukowych. To pierwszy krok ku wykorzystaniu komputerów kwantowych nie tylko w laboratoriach, ale także poza atmosferą.
Równolegle z innymi ambitnymi misjami
Lot Transporter-14 był częścią intensywnego harmonogramu SpaceX. Oprócz komputera kwantowego wyniesiono m.in.:
- Capella-17, satelitę radarowego firmy Capella Space,
- Otter Pup 2 do testów dokowania w przestrzeni,
- kapsułę Varda Space do produkcji farmaceutyków w mikrograwitacji,
- oraz kapsułę Nyx od The Exploration Company z próbkami DNA i prochami ludzkimi w ramach projektu pamięciowego Celestis.
Rakieta Falcon 9 po raz 26. z sukcesem powróciła na Ziemię. Wylądowała na platformie oceanicznej, a wszystkie satelity zostały rozmieszczone w ciągu dwóch godzin.
Foto: Uniwersytet Wiedeński.