Osnovna ideja projekta je združiti razvojni in raziskovalni potencial različnih raziskovalnih skupin na UL na eni strani ter razvojnih oddelkov v relevantnih gospodarskih družbah na drugi strani, s ciljem razvoja in implementacije prebojnih kvantnih tehnologij na področju prometa in komunikacij.
Slovenija s svojim geostrateškim položajem in razvitim logističnim sektorjem predstavlja naravno okolje za razvoj in vpeljavo inovativnih tehnologij v prometu, komunikaciji in logistiki. Po drugi strani Univerza v Ljubljani premore vrsto vrhunskih raziskovalcev na področju kvantnih tehnologij, ki ponuja vrsto revolucionarnih rešitev na teh področjih. Osnovna ideja predlaganega projekta je tako združiti razvojni in raziskovalni potencial različnih raziskovalnih skupin na UL na eni strani ter razvojnih oddelkov v relevantnih gospodarskih družbah na drugi strani, s ciljem razvoja in implementacije prebojnih kvantnih tehnologij na področju prometa in komunikacij.
Znanstveno-raziskovalni izzivi kvantnih tehnologij zahtevajo tako poglobljeno teoretično kot eksperimentalno delo, ki ga bomo izvajali v okviru obstoječe in prihajajoče tehnološke opreme. Projektni partnerji bodo sodelovali v delovnih sklopih projekta z jasno začrtanimi delovnimi nalogami in časovnico. V sodelovanju s projektnimi partnerji bomo razvili in verificirali delovanje kvantnega optimizacijskega algoritma na enem od transportnih ali logističnih problemov v Luki Koper in raziskali potencial nadaljnjega razvoja. Razvijali bomo integrirani navigacijski sistem za nadvodna ali podvodna plovila, ki bo temeljil na kvantnem procesiranju podatkov iz različnih navigacijskih sistemov z namenom doseganja večje natančnosti, tudi brez uporabe satelitskih sistemov.
Projektna skupina bo na vseh sodelujočih članicah UL posebno pozornost namenila usposabljanju mladih kadrov s poudarkom na podoktorskih raziskovalcih in kariernem razvoju raziskovalcev srednje generacije. Načrtujemo vključitev 10 doktorskih študentov. Posebno pozornost bomo posvetili interdisciplinarnemu pristopu problematike z izbiro članov komisij za spremljanje doktorskih študentov ter mentorjev sodelujočih članic.
Cilji projekta v 5-letnem obdobju.
Prijava velikega projekta UL (ob koncu pripravljalnega leta).
Habilitacija mlajših raziskovalcev (najmanj 5) v učiteljske nazive in njihovo vključitev v pedagoški proces (kot soizvajalce ali nosilce novih predmetov).
Organizacija poletne šole o kvantnem računalništvu za srednješolce.
Vrhunske objave v najboljših revijah (Science, Nature in ostale revije z visokim faktorjem vpliva po WoS (IF>8), kjer sodelujoči raziskovalci nastopajo kot prvi, vodilni in korespondenčni avtorji.
Vključevanje gostujočih profesorjev ter uglednih tujih raziskovalce (najmanj 5) za sodelovanje na KTTK21 in v pedagoškem procesu.
Vključevanje najmanj 10 doktorskih študentov v raziskave s področja projekta na najmanj štirih sodelujočih članicah.
Poročanje o prebojnih dosežkih KTTK21 v dnevnem časopisju (Delo, Večer, Primorske novice, …) in spletnih portalih (STAznanost, Siol, 24ur, RTVSLO, …).
Načrtovana prijava vsaj enega ERC projekta in vsaj enega velikega evropskega (ali drugega mednarodnega) projekta v vrednosti vsaj 200.000 EUR za UL.
Izvedba vsaj dveh novih predmetov na področju kvantnih tehnologij.
Prijava najmanj enega patenta: Merilni postopek faznega šuma.
Članice Univerze v Ljubljani: Fakulteta za matematiko in fiziko, Fakulteta za elektrotehniko, Fakulteta za računalništvo in informatiko, Fakulteta za pomorstvo in promet in Ekonomska fakulteta.
Zunanji partnerji: Nanocenter, Telekom Slovenije, d. d., Luka Koper, d. d. in Fraunhofer.
PROJEKTNI PARTNERJI
Omogoča odprt dostop do raziskovalne infrastrukture in sodeluje na področju visokošolskega izobraževanja. Več…
Sodeluje pri razvoju in testiranju inovativnih varnostnih rešitve kvantnih komunikacij s poudarkom na prenosu kvantnega ključa in tehnik postkvantne kriptografije. Več…
Osnovne koncepte kvantnega računalništva bomo vključili v naslednje osnovne predmete na začetku izvajanja projekta: Kvantno inženirstvo I in Kvantno inženirstvo II (UL-FRI). To bo med študenti spodbudilo zavedanje o pomenu tega področja. Med projektom bomo akreditirali več predmetov, ki jih bomo takoj začeli ponujati študentom, s čimer bomo položili temelje za razvoj domačih strokovnjakov na tem področju. V doktorskem študiju računalništva bomo zagotovili vsaj en predmet s to vsebino.
Kot enega od ciljev smo si zadali, da za področje kvantnih tehnologij zasnujemo magistrski študijski program kot interdisciplinarni program, kjer bomo vse svoje znanje in znanstvenoraziskovalne rezultate uporabili pri pripravi interdisciplinarnih študijskih vsebin z nosilci predmetov, ki se bodo kalili v našem velikem interdisciplinarnem projektu.
Odobritev tega velikega interdisciplinarnega projekta bo znotraj UL omogočila učinkovitejše povezovanje in krepitev sodelovanja med raziskovalnimi skupinami, predvsem pa bo okrepila konkurenčnost in razpoznavnost UL na vzhajajočem znanstvenem področju kvantnih tehnologij vzdolž celotne tehnološke vertikale. Poleg izvirnih znanstvenih dosežkov in novo ustvarjenih znanj na področju konceptov, načrtovanja, izdelave prototipov, naprednega modeliranja, simulacij in karakterizacije kvantnih gradnikov in konceptov, bomo del svojih aktivnosti namenili za popularizacijo kvantnih tehnologij, za dvig ozaveščenosti o tehnološkem napredku in za krepitev občanske znanosti. Predlagani projekt bo krepil nacionalne kompetence na področju novih kvantnih tehnologij, vključujoč aplikacije v najsodobnejših komunikacijah ter logistiki, prometu in transportu.
V sodelovanju z Luko Koper bomo identificirali konkretne izzive na področju računanja optimalne poti med različnimi lokacijami (problem “trgovskega potnika”), kjer obstoječe programske rešitve ne zadoščajo.
Identificirali bomo logistične probleme, ki izkazujejo potencial za reševanje na kvantnih in hibridnih računskih platformah.
Organizirali bomo strokovne in znanstvene konference na temo kvantnih komunikacijskih tehnologij.
V sodelovanju s Telekomom Slovenije bomo vzpostavili optično traso, ki bo namenjena testiranju kvantnih komunikacijskih protokolov.
Vložili bomo patentno prijavo za Merilni postopek faznega šuma.
Raziskovanje ustreznih platform in programske opreme za reševanje identificiranih logističnih problemov.
Študija izvedljivosti in preliminarni poskusi izvedbe kvantnega radarja.
Poslovni načrt za odcepljeno podjetje na področju meritve faznega šuma in sinhronizacije v kvantnih tehnologijah.
Osnutek študijskega programa kvantnih tehnologij na UL.
Organizacija strokovnih in znanstvenih konferenc na temo kvantnih komunikacijskih tehnologij ter uporabe v logistiki.
Izdelava prototipa sinhronizacijskega sistema za povečanje usklajenega delovanja kvantne komunikacijske opreme.
Organizacija strokovnih in znanstvenih konferenc na temo kvantnih komunikacijskih tehnologij.
Prototipna implementacija rešitev logističnih problemov na najustreznejših platformah.
Analiza implementiranih rešitev s poudarkom na učinkovitosti in potencialu za nadaljnje spremembe.
Načrtovanje in optimizacija pasivnih integriranih fotonskih komponent v platformi SiN z majhnimi izgubami za kvantne aplikacije.
Študija izvedljivosti kvantnega optoelektronskega oscilatorja kot navigacijski senzor validacija kvantnih protokolov za prenos šifrirnega ključa v varnih komunikacijah.
Načrtovanje in optimizacija naprednih optičnih sklopnikov za heterogeno integracijo aktivnih kvantnih fotonskih komponent (enofotonski izvori, detektorji, modulatorji).
Raziskave alternativnih materialov na osnovi amorfnega silicija in načrtovanje struktur za merjenje in uporabo nelinearnosti za integrirane komponente v kvantnih aplikacijah.
Organizacija strokovnih in znanstvenih konferenc na temo kvantnih komunikacijskih tehnologij.
Razširjanje in izpopolnjevanje implementiranih rešitev v smeri učinkovitosti ter natančnejšega odražanja problemov.
Izdelava testnih struktur kvantnih fotonskih integriranih vezij.
Organizacija strokovnih in znanstvenih konferenc na temo kvantnih komunikacijskih tehnologij.
Optična in električna karakterizacija integriranih komponent in QPIC (sobna temperatura) za kvantne aplikacije.
Optična povezava preko brezpilotnega letala (drona) na dve fiksni platformi za izmenjavo kvantnega šifrirnega ključa.
Prenos uporabljenih optimizacijskih algoritmov v splošnejše knjižnice kvantnih programskih jezikov.
Prostozračna optična povezava iz kopnega na ladijsko platformo za izmenjavo kvantnega šifrirnega ključa.
Organizacija strokovnih in znanstvenih konferenc na temo kvantnih komunikacijskih tehnologij.
Prenos identificiranih programskih vzorcev v nove konstrukte kvantnih programskih jezikov.
Razvoj kvantnega senzorja magnetnih polj z uporabo NV centrov v laboratorijskih pogojih kjer bi testirali tako natančnost metode kot tudi robustnost metode napram zunanjim vplivom (npr. temperatura in tlak).
