Dagens informations- och kommunikationsteknik växte fram ur kvantmekanikens uppfinning och utveckling under förra seklet. Men, smart som det är att miljarder transistorer kan packas in i din smartphone eller att fotoner dirigeras runt på internet med hjälp av lasrar, enheterna som ligger till grund för den "första kvantrevolutionen" förlitar sig bara på kvantmekanikens konstiga egenskaper – de använder dem inte direkt.

CERN Quantum Technology Initiative (QTI), som tillkännagavs av CERN:s generaldirektör Fabiola Gianotti i juni, ser CERN gå med i en snabbt växande global ansträngning för att åstadkomma en "andra kvantrevolution" – där fenomen som superposition och intrassling, som gör det möjligt för ett objekt att vara på två ställen samtidigt eller att påverka ett annat omedelbart, utnyttjas för att bygga nya datorer, kommunikation, avkännings- och simuleringsanordningar.

Det är svårt att förutse vilken inverkan sådana kvantteknologier har på samhället, men för högenergifysik och CERN är fördelarna tydliga. De inkluderar avancerade datoralgoritmer för att klara framtida dataanalysutmaningar, ultrakänsliga detektorer för att söka efter dolda partiklar och gravitationsvågor, och användningen av välkontrollerade kvantsystem för att simulera eller reproducera beteendet hos komplexa kvantfenomen med många kroppar för teoretisk forskning.

Även om det är relativt ny inom kvantteknikscenen, CERN är i den unika positionen att på ett ställe ha den mångfaldiga uppsättningen av färdigheter och teknologier – inklusive mjukvara, databehandling och datavetenskap, teori, sensorer, kryogenik, elektronik och materialvetenskap – nödvändigt för en sådan tvärvetenskaplig strävan. AEgIS vid CERNs Antiproton Decelerator, som kan utforska multi-partikel intrasslade natur fotoner från positronium förintelse, är ett av flera exempel på existerande CERN-experiment som redan arbetar inom relevanta teknikområden. CERN tillhandahåller också värdefulla användningsfall för att hjälpa till att jämföra klassiska och kvantmetoder för vissa applikationer, som nyligen visades när ett team på Caltech använde en kvantdator som bestod av 1098 supraledande qubits för att "återupptäcka" Higgs-bosonen från LHC-data. CERNs rika nätverk av akademiska och industriella relationer som arbetar i unika samarbeten som CERN openlab är en ytterligare styrka.

Vägen till CERNs QTI började med en workshop om kvantberäkning i högenergifysik som anordnades av CERN openlab i november 2018, som följdes av flera initiativ, pilotprojekt och evenemang. Under de kommande tre åren, Initiativet kommer att bedöma den potentiella effekten av kvantteknik på CERN och högenergifysik på tidsskalan för HL-LHC (sent 2030-tal) och därefter. Styrning och operativa instrument håller på att färdigställas och konkreta FoU-mål definieras inom de fyra huvudsakliga kvantteknologiområdena:datoranvändning; avkänning och mätning; kommunikation; och simulering och informationsbearbetning. CERN QTI kommer också att utveckla ett internationellt utbildningsprogram i samarbete med experter, universitet och industri, och identifiera mekanismer för kunskapsdelning inom CERN-medlemsstaterna, högenergifysikgemenskapen, andra forskarsamhällen och samhället i stort.

"Genom att ta del av detta snabbt växande område, CERN har inte bara mycket att erbjuda, men kan också dra nytta av det direkt, " säger Alberto Di Meglio, koordinator för CERN QTI och chef för CERN openlab. "CERN Quantum Technology Initiative, genom att hjälpa till att strukturera och samordna aktiviteter med vårt samhälle och de många internationella offentliga och privata initiativen, är ett viktigt steg för att förbereda sig för denna spännande kvantframtid."