科学家们利用大量高性能计算（HPC）来研究量子光子学实验。这个过程特别涉及从量子探测器重建实验数据。
帕德博恩大学的研究人员首次应用大规模高性能计算（HPC）分析量子光子学实验，特别是通过对来自量子探测器的数据显示进行层析重建。这种探测器测量单个光子，光子是光的基本粒子。参与的研究人员创建了创新的HPC软件以实现这一分析。他们的研究成果现已发表在专业期刊量子科学与技术上。
利用大规模光子量子探测器进行量子层析
高分辨率光子探测器正逐渐成为量子研究中的关键工具。准确表征这些设备对于它们在测量应用中的有效使用至关重要，但由于需要分析的大量数据以及保持其量子机械特性，这项任务并不简单。处理这些海量数据集的有效工具对于未来的应用至关重要。传统的方法在对超过某一规模的量子系统进行计算方面表现不佳，而帕德博恩的科学家们则通过高性能计算来进行表征和认证过程。
“通过构建开源定制算法并结合HPC，我们能够对大规模量子光子探测器进行量子层析，”共同撰写该研究的物理学家Timon Schapeler指出，他与计算机科学家Dr. Robert Schade以及来自光子量子系统研究所（PhoQS）和帕德博恩中心（PC2） 的同事们共同参与了研究。HPC系统由PC2管理，这是一项跨学科研究计划，奠定了帕德博恩大学在德国高性能计算领域的领导地位。
“前所未有的规模”
“我们的发现为分析更大规模的可扩展量子光子学系统开辟了新可能，这可能对光子量子计算硬件的表征等领域产生重大影响，”Schapeler补充道。该团队仅用几分钟就完成了对一个光子探测器的描述计算，标志着一个历史性的速度成就。该系统还有效地在创纪录的时间内处理了大量数据计算。Schapeler表示：“这展示了该工具在量子光子系统中应用的前所未有的规模。据我们所知，我们的贡献代表着传统高性能计算首次在如此大规模的实验量子光子学中应用。这个领域有望在展现量子光子学实验中的量子优势方面变得越来越重要——超越传统方法能够计算的范围。”
通过基础研究创新未来
Schapeler是由Tim Bartley教授领导的介观量子光学研究组的博士生。该团队专注于量子光状态的基本物理学及其实际应用。这些状态可以涉及数十、数百或数千个光子。“规模至关重要，因为它突显了量子系统相较于经典系统的内在优势。这种优势在测量技术、数据处理和通信等多个领域中显而易见，”Bartley解释道。量子研究是帕德博恩大学的一个主要领域，拥有众多专家进行基础研究，这将影响未来的应用。
有关帕德博恩大学量子研究的更多详细信息，请访问：
https://www.uni-paderborn.de/en/topic/quantum-research
