De huidige informatie- en communicatietechnologie is voortgekomen uit de uitvinding en ontwikkeling van de kwantummechanica in de vorige eeuw. Maar, handig als het is dat miljarden transistors in je smartphone kunnen worden verpakt of dat fotonen met behulp van lasers over het internet worden gerouteerd, de apparaten die ten grondslag liggen aan de "eerste kwantumrevolutie" vertrouwen alleen op de vreemde eigenschappen van de kwantummechanica - ze gebruiken ze niet direct.

Het CERN Quantum Technology Initiative (QTI), die in juni werd aangekondigd door CERN-directeur-generaal Fabiola Gianotti, ziet CERN zich aansluiten bij een snelgroeiende wereldwijde inspanning om een ​​"tweede kwantumrevolutie" tot stand te brengen - waarbij fenomenen zoals superpositie en verstrengeling, waardoor een object op twee plaatsen tegelijk kan zijn of een ander ogenblikkelijk kan beïnvloeden, worden gebruikt om nieuwe computers te bouwen, communicatie, meet- en simulatieapparatuur.

Het is moeilijk om de impact van dergelijke kwantumtechnologieën op de samenleving te voorspellen, maar voor hoge-energiefysica en CERN zijn de voordelen duidelijk. Ze omvatten geavanceerde computeralgoritmen om toekomstige uitdagingen op het gebied van gegevensanalyse het hoofd te bieden, ultragevoelige detectoren om te zoeken naar deeltjes in de verborgen sector en zwaartekrachtsgolven, en het gebruik van goed gecontroleerde kwantumsystemen om het gedrag van complexe kwantumverschijnselen met veel deeltjes te simuleren of te reproduceren voor theoretisch onderzoek.

Hoewel relatief nieuw in de wereld van kwantumtechnologieën, CERN bevindt zich in de unieke positie dat het de diverse reeks vaardigheden en technologieën – inclusief software, informatica en datawetenschap, theorie, sensoren, cryogenie, elektronica en materiaalwetenschap - noodzakelijk voor zo'n multidisciplinair streven. AEGIS bij CERN's Antiproton Decelerator, die in staat is om de meerdeeltjesverstrengelde aard van fotonen van positroniumannihilatie te onderzoeken, is een van de vele voorbeelden van bestaande CERN-experimenten die al werken op relevante technologische gebieden. CERN biedt ook waardevolle gebruiksscenario's om klassieke en kwantumbenaderingen voor bepaalde toepassingen te vergelijken, zoals onlangs werd aangetoond toen een team van Caltech een kwantumcomputer met 1098 supergeleidende qubits gebruikte om het Higgs-deeltje te "herontdekken" uit LHC-gegevens. CERN's rijke netwerk van academische en industriële relaties die in unieke samenwerkingen werken, zoals CERN openlab, is een ander sterk punt.

Het pad naar de QTI van CERN begon met een workshop over kwantumcomputing in hoge-energiefysica, georganiseerd door CERN openlab in november 2018, gevolgd door verschillende initiatieven, pilootprojecten en evenementen. Gedurende de komende drie jaar zal het initiatief zal de potentiële impact van kwantumtechnologieën op CERN en hoge-energiefysica beoordelen op de tijdschaal van de HL-LHC (eind 2030) en daarna. Bestuurs- en operationele instrumenten worden afgerond en concrete O&O-doelstellingen worden gedefinieerd op de vier belangrijkste gebieden van kwantumtechnologie:informatica; detectie en metrologie; communicatie; en simulatie en informatieverwerking. Het CERN QTI zal ook een internationaal onderwijs- en trainingsprogramma ontwikkelen in samenwerking met experts, universiteiten en industrie, en mechanismen identificeren voor het delen van kennis binnen de CERN-lidstaten, de hoge-energiefysica gemeenschap, andere wetenschappelijke onderzoeksgemeenschappen en de samenleving in het algemeen.

"Door deel te nemen aan dit snelgroeiende veld, CERN heeft niet alleen veel te bieden, maar zal er ook direct van profiteren, " zegt Alberto Di Meglio, coördinator van het CERN QTI en hoofd van CERN openlab. "Het CERN Quantum Technology Initiative, door te helpen bij het structureren en coördineren van activiteiten met onze gemeenschap en de vele internationale publieke en private initiatieven, is een essentiële stap om ons voor te bereiden op deze opwindende kwantumtoekomst."