Нещодавно Наукова рада Національного фонду досліджень України затвердила рейтингові списки проєктів, що взяли участь у конкурсі «Передова наука в Україні 2026-2028». Грантове фінансування здобули понад сто проєктів, з-поміж яких 10 – дослідження представників Львівського національного університету імені Івана Франка. У серії публікацій ми розповімо про кожен із них детальніше, окреслимо мету та внесок в українську науку. Й головне – поділимося думками людей, які стоять за цими інноваціями.
Можливість реалізувати свої ідеї завдяки державній підтримці здобула команда дослідників кафедри теоретичної фізики імені професора Івана Вакарчука ЛНУ ім. Івана Франка. Їхній проєкт присвячений властивостям квантових систем та багаточастинкових графових станів, а також розробці алгоритмів для їхнього дослідження на квантових комп’ютерах.
Як пояснила керівниця наукового проєкту професорка Христина Гнатенко, його фундаментальна частина ґрунтується на теоретичних розрахунках. «Ще донедавна квантові технології могли здатися фантастикою, але сьогодні дослідження з використанням квантових симуляторів чи квантових процесорів – це предмет нашої щоденної роботи. Щоб розробити новий квантовий алгоритм важливо провести теоретичні дослідження з квантової механіки. Для них ми беремо папір, ручку і виводимо залежності, вивчаємо властивості квантових станів», – зауважила Христина Гнатенко. Учасниками проєкту є доцент кафедри теоретичної фізики імені професора Івана Вакарчука Орест Григорчак та аспірантка цієї кафедри Наталія Сусуловська.
У центрі наукового дослідження – багаточастинкові квантові системи та їхні стани. Зокрема ті, які можна описати за допомогою графів – структур, які складаються з об’єктів та зв’язків між ними (ребер). Також завданнями проєкту передбачається дослідження ефектів квантованості простору у властивостях квантових систем. «Аби зрозуміти, що таке квантова система, слід уявити масштаби, у мільйон разів менші за метр. Коли ми доходимо до мікромасштабів, то зустрічаємося з особливими ефектами, які проявляються у фізиці елементарних частинок, атомів, молекул та їхніх систем», – розповіла професорка.
Ці надзвичайно крихітні системи функціонують зовсім не так, як речі у повсякденному житті, тож їхнє дослідження вимагає творчих підходів і з розвитком квантових технологій винайдення нових алгоритмів.
«Створення нових квантових алгоритмів для розв’язання прикладних проблем – складний науковий процес, який передбачає розроблення шляху кодування певної класичної інформації у властивостях квантових систем, її обробки за допомогою квантових обчислень. Дуже особливим є кінцевий етап квантового програмування – проведення квантового виміру. Важливими є наукові дослідження як ефективно отримати розв’язок прикладної задачі на основі результатів квантового вимірювання. На сьогодні актуальним є розроблення нових квантових алгоритмів для розв’язання фундаментальних та прикладних задач, досягнення квантової переваги (вирішення задач на квантових комп’ютерах з меншими затратами ресурсів ніж на класичних). У проєкті передбачається створення нових квантових алгоритмів для ефективного дослідження властивостей графів та складних структур, які мають широке практичне використання зокрема для розв’язання соціальних, економічних, логістичних задач», – підкреслила Христина Гнатенко.
Саме такі дослідження команда вчених планує проводити протягом трьох років у рамках грантової підтримки. Кошти, надані Національним фондом досліджень України, будуть спрямовані на оплату праці учасників, а також закупівлю обчислювальної техніки, з якою можна працювати стабільно під час блекаутів.
«Очікуємо на стрімкий розвиток квантових технологій, – підсумувала Христина Гнатенко, – і тримаємо руку на пульсі. Головні ресурси нашої команди – час, розум та креативність. Вони, як і державна підтримка, дозволять нам відкривати нові властивості квантового світу і водночас розвивати українську науку».
Щиро вітаємо науковців Університету і бажаємо успішно реалізувати вкрай важливі для розвитку науки та інновацій проєкти!