Ponad 80 osób nie tylko z Polski, ale również z zagranicy wzięło udział w Szkole Letniej Physics of Quantum Chips, która odbyła się w Instytucie Informatyki na Wydziale Matematyki, Fizyki i Informatyki Uniwersytetu Gdańskiego. Organizatorzy nie kryją satysfakcji, że ich inicjatywa spotkała się z tak ogromnym zainteresowaniem wśród młodych adeptów nauki, ponieważ była to pierwsza edycja wydarzenia.
Pomysłodawcą i głównym organizatorem Szkoły Letniej PQC był prof. dr hab. Michał Horodecki z Międzynarodowego Centrum Teorii Fizyki Kwantowej na UG. Naukowiec do współpracy zaprosił wybitnych naukowców: prof. Dario Ferraro (Uniwersytet Genueński), Villego Maisi (NanoLund, Uniwersytet w Lund), prof. Petera Samuelssona (NanoLund, Uniwersytet w Lund), prof. Clemensa Winkelmana (Université Grenoble Alpes) i prof. Macieja Zgirskiego (Polska Akademia Nauk).
Dziedzina w Polsce reprezentowana w niewielkim stopniu
Jak mówi prof. dr hab. Michał Horodecki, wszystko zaczęło się od chęci zrozumienia, jak działa kubit nadprzewodzący, na którym swoje „kwantowe komputery” oparła firma Google. W ten sposób poznał fizykę mezoskopową, która „w niewielkim stopniu reprezentowana jest w Polsce w aspekcie teoretycznym, zaś doświadczenia wykonuje się tylko w jednym miejscu - w grupie prof. Macieja Zgirskiego z Instytutu Fizyki Polskiej Akademii Nauk”.
Nowoczesna technologia - i wspierana przez nią cywilizacja - została zasadniczo ukształtowana przez układy scalone półprzewodnikowe. Jednak coraz bardziej oczywiste staje się, że trwający trend miniaturyzacji nie może trwać w nieskończoność. Jednym z kluczowych wyzwań jest to, że w wystarczająco małej skali efekty kwantowe stają się znaczące. Przez kilka dziesięcioleci fizycy badali ten reżim. Doprowadziło to do powstania i szybkiego rozwoju bogatej dziedziny znanej jako fizyka mezoskopowa.
Dyscyplina ta koncentruje się na projektowaniu i badaniu obwodów elektronicznych składających się z elementów nanoskalowych, gdzie dyskretność ładunku elektrycznego i kwantowa natura pola elektromagnetycznego są niezbędne.
- To bardzo piękna dziedzina, ponieważ angażuje całą fizykę, a po wtóre modna, ponieważ opisuje działanie kubitów na platformach z ciała stałego, ma także, a może przede wszystkim zastosowania w szeroko pojętej sensoryce. Zapragnąłem rozwijać fizykę mezoskopową na Wybrzeżu, ale także wypromować ją w Polsce. Sądzę bowiem, że nasz kraj ma ogromny potencjał w tej dziedzinie - podkreśla prof. dr hab. Michał Horodecki.
Współpraca z uczelnią w Lund
Gdy prof. Marek Krośnicki, dyrektor Międzynarodowego Centrum Teorii Fizyki Kwantowej na UG, starał się o grant na partnerstwo strategiczne z uniwersytetem w Lund, okazało się, że na szwedzkiej uczelni mocno reprezentowana jest fizyka mezoskopowa. Rozszerzono więc wniosek o tę dyscyplinę. Grant udało się uzyskać. Jednym z zadań prof. Horodeckiego było nawiązanie współpracy z naukowcami specjalizującymi się w fizyce mezoskopowej w Lund, co już się stało i naukowcy wspólnie realizują badania. - Częścią misji było również zorganizowanie dwóch szkół letnich z fizyki mezoskopowej. Dzięki bardzo przychylnej postawie prof. Petera Samuelssona z Lund, udało się namówić jego kolegów, wybitnych doświadczalników i otrzymaliśmy znakomity komplet wykładowców - informuje prof. Horodecki.
Materiał spójny, wykłady wzajemnie powiązane
Pierwsza edycja Szkoły Letniej Physics of Quantum Chips odbyła się w dniach od 30 czerwca do 4 lipca 2025 r. Przez tydzień w Instytucie Informatyki na Wydziale MFiI UG odbywały się ćwiczenia i wykłady, sesje plakatowe i rozwijające dyskusje dotyczące tytułowych chipów kwantowych czy innych tematów fizyki kwantowej.
Organizatorzy Szkoły Letniej PQC czerpali z wzorca szkół chemii kwantowej organizowanych przez prof. Krośnickiego.
- Jest to dość nowatorskie podejście. Materiał podczas szkoły letniej podawany jest w sposób spójny, a wykłady są wzajemnie powiązane. Wymaga to sporego zaangażowania wykładowców z dużym wyprzedzeniem czasowym. Nasi wykładowcy podjęli ten trud, za co jestem im bardzo wdzięczny - podkreśla prof. Horodecki.
W wydarzeniu wziąć udział mogli studenci, doktoranci i młodzi badacze, którzy posiadali już podstawową wiedzę z zakresu mechaniki kwantowej oraz fizyki materii skondensowanej i pragnęli zgłębić tematykę dotyczącą współczesnych układów kwantowych, a także technologii wykorzystywanej w chipach kwantowych. Program obejmował także tematy m.in. półprzewodników, urządzeń kwantowych, elektrodynamiki obwodów kwantowych (cQED) czy termodynamiki. Wykłady przeplatały się z formą ćwiczeniową, podczas których uczestnicy mieli okazję wykorzystać nowo nabytą wiedzę w zajęciach praktycznych.
Ogromnym atutem Szkoły Letniej PQC była międzynarodowa wymiana doświadczeń. Uczestnicy mogli również zwiedzić Gdańsk Główny, Gdańsk Oliwę, a także poznać historię Polski, odwiedzając Europejskie Centrum Solidarności.
- Chciałem, żeby środowiska polskie mogły poznać fizykę mezoskopową. Uważam, że mamy duży potencjał w tym kierunku - dodaje prof. Horodecki.
Naukowiec przyznaje, że zorganizowaniu Szkoły Letniej towarzyszyła jeszcze prywatna motywacja. - Jeżeli w moim wieku, chciałbym się czegoś nowego nauczyć, to w zasadzie są tylko dwie możliwości, albo poprowadzić kurs z przedmiotu, albo zorganizować szkołę. I korzystam z obu tych możliwości - mówi.
Szkoła Letnia to dopiero początek
Naukowcy z Uniwersytetu Gdańskiego nie poprzestają na zorganizowaniu letniej konferencji.
- Rozwijamy współpracę z czterema wybitnymi ośrodkami z Europy: Université Grenoble Alpes, Chalmers University of Technology, Uniwersytetem Aalto i wspomnianą już uczelnią w Lund. Efektem docelowym ma być stworzenie platformy kriogenicznej (wspólnej z grupą prof. Zgirskiego), zakupienie chłodziarki rozcieńczalnikowej i rozpoczęcie badań doświadczalnych. Fizyka mezoskopowa odbywa się w mili-kelwinach (mK) - dodaje pomysłodawca Szkoły Letniej PQC.
Planowana jest także ścisła współpraca z Politechniką Gdańską.
Wydarzenie zostało zorganizowane w ramach projektu KlaR Gdańsk-Lund Cluster: Quantum Development Potential, dzięki finansowaniu Partnerstwa Strategicznego Narodowej Agencji Wymiany Akademickiej (NAWA).
