Co wspólnego mają nierozwiązane sudoku, zarysowana płyta CD i komputer kwantowy? Jakie technologie kwantowe zaczną zmieniać nasze codzienne życie w ciągu dekady? I czy Polska ma szansę znaleźć się w gronie liderów drugiej rewolucji kwantowej? Rozmawiamy z dr. Felixem Huberem z Instytutu Informatyki Uniwersytetu Gdańskiego, laureatem dwóch projektów programu QuantERA Call 2025. Jeden z nich będzie realizował jako międzynarodowy koordynator.

Urszula Abucewicz: - Został Pan laureatem jednocześnie dwóch projektów w prestiżowym międzynarodowym konkursie QuantERA Call 2025. Co ten sukces dla Pana oznacza?

Dr Felix Huber: - Te dwa projekty stanowią doskonałą okazję do zacieśnienia międzynarodowej współpracy, a jednocześnie przyczyniają się do rozwoju kwantowego ekosystemu w Gdańsku i w całej Polsce. Szczególnie cieszy mnie to, że mój zespół otrzymał szansę na realizację naszych koncepcji badawczych.

- Jest Pan międzynarodowym koordynatorem projektu SDPCode, który realizowany będzie we współpracy z zespołami badawczymi z Francji, Niemiec i Słowenii. Projekt ten skupia się na kwantowej korekcji błędów. Jak wyjaśniłby Pan ideę stojącą za SDPCode osobie bez wykształcenia fizycznego czy matematycznego?

- Kod korekcji błędów przypomina nierozwiązane sudoku: wystarczy kilka podanych liczb, aby odtworzyć całą siatkę. Ta zasada znajduje zastosowanie podczas przechowywania i przesyłania informacji. Dzięki niej płyta CD odtwarza muzykę mimo zarysowań, a połączenie telefoniczne nie zostaje przerwane mimo słabego zasięgu. Celem projektu SDPCode jest zrozumienie ograniczeń kwantowej korekcji błędów. Chcemy odpowiedzieć na pytanie, ile 'kresek zasięgu' potrzebuje komputer kwantowy, aby nadal funkcjonować.

- Czy pańskie badania mogą otworzyć drogę do budowy wielkoskalowych komputerów kwantowych odpornych na błędy? Jakie rezultaty oznaczałyby prawdziwy przełom?

- Za prawdziwy przełom uznałbym znalezienie metody pozwalającej na łatwe tworzenie skutecznych kodów kwantowych dostosowanych do konkretnych platform eksperymentalnych. Byłby to ważny krok na drodze do budowy wielkoskalowych komputerów kwantowych odpornych na błędy.

- Nazwa drugiego projektu, w którym bierze Pan udział, brzmi intrygująco: ToDiQT („Towards Device-Independent Quantum Technologies”). Co w praktyce oznacza termin: „technologie kwantowe niezależne od urządzeń”?

- Niezależność od urządzenia oznacza sposób zapewnienia, że nie ma żadnego „tylnego wejścia” do szyfrowania opartego na systemach kwantowych.

Korzystając z systemów kwantowych do szyfrowania, chcemy, aby ich bezpieczeństwo było niezależne od konkretnej fizycznej realizacji urządzenia kwantowego. Można to osiągnąć za pomocą określonych testów statystycznych, które wykorzystują cechy charakterystyczne wyłącznie dla systemów kwantowych. Testy te dają nam wówczas gwarancje bezpieczeństwa silniejsze niż te, które można uzyskać przy użyciu wyłącznie komputerów klasycznych.

- Wiele osób porównuje technologie kwantowe do początków informatyki klasycznej. Czy uważa Pan, że to porównanie jest trafne?

- W pewnym sensie tak, choć istnieją również istotne różnice. Rozwój klasycznych komputerów trwał znacznie dłużej. Początkowo były to komputery analogowe, przypominające pod pewnymi względami mechaniczne zegary, które z czasem ustąpiły miejsca komputerom cyfrowym wykorzystującym prąd elektryczny. Rozwój komputerów kwantowych przebiega nieco szybciej, ponieważ możemy opierać się na dorobku całej dziedziny, która powstała w międzyczasie - informatyki. Dzięki temu znacznie szybciej rozwija się również nasza wiedza teoretyczna. Kolejnym czynnikiem przyspieszającym ten proces jest przekonanie, że technologie kwantowe doprowadzą do przełomu, dlatego inwestycje w tę dziedzinę są znacznie większe.

- Jakie zastosowania kwantowe najprawdopodobniej trafią do społeczeństwa w ciągu najbliższej dekady?

- Najprawdopodobniej metrologia kwantowa. Pozwala ona na dokładniejszy pomiar wielkości fizycznych (na przykład pola grawitacyjnego lub czasu) za pomocą układów kwantowych.

- W dwóch projektach, które otrzymały dofinansowanie w QuantERA Call 2025, uczestniczą partnerzy z kilku krajów europejskich. Jakie korzyści płyną z tej międzynarodowej współpracy?

- Nauka w ogromnym stopniu opiera się na wymianie myśli i idei, a ta najskuteczniej przebiega podczas bezpośrednich rozmów. Międzynarodowe spotkania odgrywają niezwykle ważną rolę w rozpowszechnianiu najlepszych pomysłów ponad granicami. Konsorcjum sprawia natomiast, że ta wymiana jest instensywniejsza i ma solidniejsze podstawy.

- Czy Polska może stać się znaczącym graczem w dziedzinie technologii kwantowych?

- Polska ma ogromny potencjał. Wielu pionierów nauki o informacji kwantowej wywodzi się właśnie stąd, działa tu społeczność wybitnych badaczy, a do tego coraz skuteczniej przyciągani są utalentowani naukowcy z zagranicy.

Dostęp do najwyższej klasy specjalistów już zatem istnieje. Tym, co utrudnia skuteczne konkurowanie z innymi krajami, jest natomiast biurokracja, która wymaga gruntownych zmian, jeśli Polska ma stać się jednym ze światowych liderów w tej dziedzinie.

Niezbędne są również długoterminowe inwestycje zarówno w badania teoretyczne, jak i eksperymentalne, tworzenie atrakcyjnych ścieżek kariery, które pozwolą przyciągać i zatrzymywać utalentowanych naukowców, a także wspieranie programów umożliwiających przekładanie przełomowych odkryć naukowych na praktyczne rozwiązania technologiczne.

- Co przyciągnęło Pana do informatyki kwantowej?

- Jest to młoda i szybko rozwijająca się dziedzina, w której spotykają się fizyka, informatyka i matematyka.

To sprawia, że jest to ekscytujące pole do naukowych eksperymentów.

----------------------------------------------------------------------

Dr Felix Huber jest adiunktem w Instytucie Informatyki Uniwersytetu Gdańskiego Wydziału Matematyki, Fizyki i Informatyki. Przed przyjazdem do Gdańska kierował zespołem badawczym Informacji Kwantowej i Obliczeń na Uniwersytecie w Bordeaux we Francji oraz zespołem badawczym Kwantowej Korekcji Błędów na Uniwersytecie Jagiellońskim.

Doświadczenie zdobywał również podczas staży podoktorskich w renomowanych europejskich ośrodkach badawczych, m.in. w ICFO w Barcelonie oraz na Uniwersytecie w Kolonii. Jego rozprawa doktorska została wyróżniona prestiżową Nagrodą za Dysertację Dyplomową Niemieckiego Towarzystwa Fizycznego. Od 2024 roku pełni funkcję redaktora międzynarodowego czasopisma naukowego „Quantum”. W 2025 roku był członkiem komitetu programowego konferencji Quantum Information Processing (QIP), jednego z najważniejszych wydarzeń w światowej społeczności badaczy technologii kwantowych.

Jego zainteresowania badawcze obejmują m.in. kwantową korekcję błędów, teorię obliczeń kwantowych, splątanie kwantowe, nielokalność, komunikację kwantową oraz matematyczne podstawy przetwarzania informacji kwantowej.