Magyarország megerősítette helyét a második kvantumforradalomban

A program alapjai

A kvantumtechnológiák fejlődése alapvetően új lehetőségeket nyit az információ feldolgozásában, tárolásában és biztonságos továbbításában. A „második kvantumforradalomként” emlegetett folyamat hosszú távon a gazdaság és a társadalom számos területét átalakíthatja. Magyarország számára ezért kiemelt jelentőségű, hogy aktív szereplője legyen ezeknek a fejlesztéseknek. A 2020-ban létrehozott Kvantuminformatika Nemzeti Laboratórium a legkiválóbb hazai fizikusok, mérnökök, matematikusok és informatikusok munkáját fogja össze, hogy hazánk a kvantumtechnológiai kutatások nemzetközi élvonalába tartozhasson.

A 2022. október 1-jén indult, „Kvantuminformatika Nemzeti Laboratórium komplex fejlesztése” című projekt a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal 3,275 milliárd forintos támogatásával valósult meg. A kutatások három stratégiai területre összpontosítottak: a kvantumkommunikációs hálózat kiépítésére, a kvantuminformatika elemi építőköveinek fizikai megvalósítására, valamint a kvantumszámítás és a kvantumrendszerek szimulációjának fejlesztésére.

Kvantumbiztonságos hálózat épült Magyarországon

A projekt egyik legjelentősebb eredményeként a Magyar Telekom Nyrt. bevonásával megépült Magyarország első több csomópontos, kulcsmenedzsmenttel rendelkező kvantumkulcsszétosztó teszthálózata. Ez fontos lépést jelent a hazai intézmények közötti kvantumbiztonságos kommunikáció megteremtése és a jövőbeni európai kvantumkommunikációs hálózatokhoz való csatlakozás felé. A One Zrt.-vel együttműködésben szabadlégköri kvantumkommunikációs kapcsolat kiépítése is folyamatban van. A kutatók emellett továbbfejlesztették a kvantumos véletlenszám-generátort és a kvantumos kulcsmegosztáshoz szükséges ikerfoton-forrásokat, amelyek technológiai érettségi szintje is jelentősen emelkedett.

A kvantumtechnológiai eszközfejlesztések területén a KNL kutatócsoportjai többféle technológia laboratóriumi hátterét a nemzetközi élvonal szintjére fejlesztették. A szupravezető kvantumtechnológiák terén olyan új szerkezetet hoztak létre, amely hosszú távon utat nyithat a topologikus kvantumbitek megvalósításához. Az atomokon és fotonokon alapuló rendszerek fejlesztésében elért eredmények új kvantumtechnológiai alkalmazásokat tesznek lehetővé, míg a gyémánt speciális kristályhibáin alapuló kutatások kvantumszenzorikai eszközfejlesztésekhez vezettek. Az optikai kvantumszámítás területén fontos mérföldkő, hogy a QUIX fotonikus chipen megtörténtek az első kvantumos mérések.

Új algoritmusok és módszerek a kvantumszámításhoz

A kvantumszámítás területén létrejött egy nemzetközileg is versenyképes hazai szakértői bázis, amely rutinszerűen használja a távoli hozzáférésű kvantumszámítógépeket. A kutatók új kvantumos és hibridalgoritmusokat fejlesztettek összetett optimalizálási problémák megoldására, valamint továbbfejlesztették a nemzetközileg is élvonalbeli Piquasso fotonikus kvantumszámítógép-szimulátort. A kvantumszámítógépek teljesítményének értékelésére kidolgozott hazai módszerek az európai minősítési eljárások között is megjelentek. Jelentős eredmények születtek a jövő kvantumszámítógépeivel szemben is biztonságot nyújtó, úgynevezett posztkvantum-kriptográfia területén.

A következő kvantumkutató-generáció is épül

A projekt kiemelt eredménye a hazai szakember-utánpótlás megerősítése is. A KNL munkájába 94 doktori, 88 mesterszakos és 86 alapképzésben részt vevő hallgató kapcsolódott be, a kutatásokhoz kötődően pedig 39 doktori fokozat, 68 mesterdiploma és 63 alapdiploma született. A BME-n és az ELTE-n új kvantuminformatikai specializációk indultak, a BME 2023-ban elindított fizikus-mérnök szakán pedig már mintegy 200 hallgató tanul.

A Kvantuminformatika Nemzeti Laboratórium több mint 100 minősített kutató szakmai kompetenciáját fogja össze, és mára a nemzetközi kvantumtechnológiai kutatások meghatározó hazai szereplőjévé vált. A projekt keretében a kutatók 45 nemzetközi konzorciális együttműködésben vettek részt, több mint 100 külföldi kutatóhellyel alakítottak ki kapcsolatot, és számos vezető technológiai vállalattal építettek ki együttműködést. A kutatások eredményeként 421 tudományos publikáció jelent meg, amelyek közül 314 a legmagasabb, Q1 besorolású folyóiratokban kapott helyet. A tudományos eredmények széles körű megismertetését mintegy 700 ismeretterjesztő előadás, cikk és interjú, valamint számos hazai és nemzetközi szakmai rendezvény segítette.

A kutatási eredményektől az ipari hasznosításig

A Kvantuminformatika Nemzeti Laboratórium komplex fejlesztésének lezárásával olyan kutatási infrastruktúra és tudásbázis jött létre, amely hosszú távon is erősítheti Magyarország versenyképességét. Erre építve már új innovációs projektek indultak, és terveink között szerepel a kutatási infrastruktúra továbbfejlesztése, valamint új technológiai spin-off vállalkozások létrehozása. A kutatási eredmények gyakorlati hasznosítása iránt a hazai ipar részéről is jelentős érdeklődés mutatkozik, és több vállalat nyitott a további innovációs együttműködésekre. A KNL intézményei az ipari és kormányzati szereplőkkel közösen keresik a továbblépés lehetőségeit, és egy nemzeti kvantumtechnológiai stratégia kidolgozását is szorgalmazzák.

_{Forrás: HUN-REN Magyar Kutatási Hálózat, továbbította a Helló Sajtó! Üzleti Sajtószolgálat.}