帕德伯恩大学的科学家们有史以来第一次大规模地使用高性能计算（HPC）来分析量子光子学实验。具体来说，这涉及到量子探测器实验数据的层析重建。这是一种测量单个光子，即光粒子的设备。研究人员开发了新的高性能计算软件来实现这一目标。他们的发现已经发表在专业期刊《量子科学与技术》上。
超大尺度光子量子探测器上的量子层析成像
高分辨率光子探测器越来越多地用于量子研究。如果要将这些设备有效地用于测量目的，精确地描述它们的特征是至关重要的——到目前为止，这样做一直是一个挑战。这是因为它涉及大量数据，需要在不忽视其量子力学结构的情况下进行分析。处理这些数据集的合适工具对未来的应用尤为重要。虽然传统方法无法在一定规模之外执行量子系统的同类计算，但帕德博恩的科学家们正在使用高性能计算来进行表征和认证任务。
物理学家Timon Schapeler与计算机科学家Robert Schade博士以及来自PhoQS（光子量子系统研究所）和PC2（帕德博恩并行计算中心）的同事共同撰写了这篇论文，他解释说：“通过使用高性能计算开发开源定制算法，我们在超大规模的量子光子探测器上进行量子断层扫描。”PC2是帕德博恩大学的一个跨学科研究项目，负责操作高性能计算系统。该大学是德国国家高性能计算中心之一，因此站在大学高性能计算的最前沿。
规模空前的
“这些发现为可扩展量子光子学领域分析系统的大小开辟了全新的视野。这具有更广泛的意义，例如表征光子量子计算机硬件，”Schapeler继续说道。研究人员能够在几分钟内完成描述光子探测器的计算，比以往任何时候都要快。该系统还设法以极快的速度完成涉及大量数据的计算。Schapeler：“这显示了这个工具可以用于量子光子系统的前所未有的规模。据我们所知，我们的工作是对传统高性能计算领域的第一个贡献，使大规模实验量子光子学成为可能。当涉及到在量子光子实验中证明量子霸权时，这个领域将变得越来越重要——而且是在一个无法用传统方法计算的尺度上。”
用基础研究塑造未来
Schapeler是Tim Bartley教授领导的介观量子光学研究小组的博士生。这个团队研究光的量子态及其应用的基本物理学。这些状态由数十个、数百个或数千个光子组成。“规模是至关重要的，因为这说明了量子系统比传统系统拥有的基本优势。在许多领域都有明显的好处，包括测量技术、数据处理和通信，”Bartley解释说。量子研究是帕德博恩大学的旗舰领域之一。受人尊敬的专家正在进行基础研究，以塑造未来的具体应用。
