البحث والتطوير
طور باحثون أستراليون دورانًا فائق السرعة للثقب
أحد التحديات في تطوير سبين كيوبتهو فقدان تماسكها مع زيادة سرعة العمل. تشير دراسة جديدة أجراها علماء أستراليون (FLEET ، CQC2T) بالتعاون مع زملاء من جامعة كولومبيا البريطانية (كندا) إلى أنه يمكن تحقيق مفاضلة بين السرعة والتماسك باستخدام الثقوب كمؤشر كيوبت ، حيث تتصرف مثل الإلكترونات الموجبة الشحنة. إن كيوبتات الثقوب ، على عكس الإلكترونية ، تكون أقل تعرضًا للمجالات الكهربائية المتذبذبة غير المرغوب فيها الموجودة في أي مادة. علاوة على ذلك ، فإن "الوسط الذهبي" ، حيث يكون كيوبت الثقب أقل حساسية لمثل هذه الضوضاء ، هو أيضًا النقطة التي يمكن من خلالها العمل بأسرع ما يمكن. يفتح هذا النهج إمكانية إمكانية توسيع نطاق الكيوبتات إلى كمبيوتر كمي صغير استنادًا إلى "مجموعة" من البتات.
شكك علماء من شتوتغارت في وجود سوائل الدوران الكمومية
سائل الدوران هو مادة مغناطيسية نادرة جدًاحالة من المادة التي ، على عكس معظم المواد ، لا يتم ترتيب الدورات فيها حتى في درجات حرارة منخفضة للغاية ، ولكنها تشكل حالات متشابكة جماعية. لهذا السبب ، تعتبر السوائل الدورانية وسيلة واعدة لإنشاء حاسوب كمومي طوبولوجي (مقاوم للخطأ).
حتى الآن ، كان وجود سوائل الدورانوأكدت فقط من خلال القياسات غير المباشرة وبعض الافتراضات النظرية. استخدم علماء من جامعة شتوتغارت تقنية التحليل الطيفي بالرنين المغزلي عريض النطاق لأول مرة لدراسة عملية الترتيب في سائل الدوران ووجدوا أنه عندما تنخفض درجة الحرارة ، تحدث عملية غير متوقعة لتشكيل أزواج تدور مفصولة مكانيًا ، والتي ربما تدحض الآراء حول الخصائص الأساسية لهذا الشكل الغريب للمادة.
جعلت كيوبت الماكر الكمبيوتر الكمومي أكثر تحملاً للأخطاء
مجموعة من علماء الأمازون بقيادة فرناندوقام برانداو بتطوير تصميم جديد لجهاز كمبيوتر كمي متسامح مع الأخطاء. لقد استخدموا ما يسمى بالكيوبتات القطية، أو الكيوبتات في تراكب الحالات المتماسكة ذات المراحل المعاكسة. والفكرة هي أنه بمجرد استقرار مثل هذا الكيوبت، تصبح أخطاء قلب البتات نادرة للغاية وتصبح أخطاء قلب الطور أكثر شيوعًا. ومن أجل الحماية من أخطاء انعكاس الطور، يمكنك استخدام تصحيح الأخطاء النشط.
أجرى الباحثون عمليات محاكاة كاملةالضوضاء ، بما في ذلك دراسة متعمقة لعمليات قلب البت النادرة. يؤدي استخدام البنية المقترحة في الورقة وتصحيح الخطأ النشط إلى تحقيق خطأ منطقي قدره 2.7 × 10-8 باستخدام تسعة كيوبتات فقط من رمز البيانات - وهو تحسن بأكثر من خمسة أوامر من حيث الحجم مقارنة بالكيوبتات غير المحمية تمامًا.
يسمح لك كود تصحيح الخطأ الجديد بالعمل في بيئات عالية الضوضاء
من بين العديد من رموز تصحيح الخطأ ، هناكما يسمى برموز السطح. لتمثيلها ، يتم استخدام شبكة ثنائية الأبعاد ، على حوافها التي توجد بها وحدات البت. يشارك بعضهم في العمليات الحسابية ، ويساعد الجزء الآخر في تحديد الأخطاء وتصحيحها. تستخدم Google رموز السطح ، على سبيل المثال ، في أجهزتها فائقة التوصيل.
باحثون من جامعة سيدني تحتتمكنت قيادة بنجامين براون من تطوير رمز كان ضعف كفاءة الكود الموجود. اختبرها المؤلفون على أنظمة صغيرة وأظهروا أن الكود الجديد يتطلب عددًا أقل من الكيوبتات الفيزيائية الإضافية لتصحيح الأخطاء وفي بعض الحالات يتجاوز التقدير النظري. نظرًا لقوتها في مواجهة الضوضاء ، تعد الرموز الجديدة واعدة للتطبيقات في الأنظمة الكبيرة ، حيث ستتطلب عددًا أقل بكثير من وحدات البت الإضافية.
برامج الكم الوطنية
إطلاق المنصات السحابية المحلية للوصول إلى أجهزة الكمبيوتر الكمومية
افتتح مركز الكم الروسي الوصول إلى السحابةإلى محاكي الحوسبة الكمومية SimCIM، الذي يستخدم الخوارزميات الكلاسيكية التي تحاكي سلوك الأنظمة الكمومية. ستكون المنصة السحابية مفيدة لحل مشاكل التحسين المنفصلة، وكذلك لتحليل التأثير الاقتصادي لإدخال بنيات الحوسبة الكمومية.
في المستقبل، ستوفر المنصة إمكانية الوصول إليهاأحدث أجهزة الكمبيوتر الكمومية التي تم إنشاؤها كجزء من تنفيذ خارطة الطريق للحوسبة الكمومية، بالإضافة إلى أجهزة الكمبيوتر الكمومية من شركات دولية خارجية. من أجل راحة الشركات العميلة من مختلف الصناعات، تم إنشاء مجموعة من التطبيقات الجاهزة للتحسين المالي، وكيمياء الكم، والمعلوماتية الحيوية، والخدمات اللوجستية، وما إلى ذلك، بالإضافة إلى مجموعة من الأدوات للتحليل المقارن للخوارزميات.
الأساس المادي للمنصة الثانية ،تم تطويره في مركز تقنيات الكم في جامعة موسكو الحكومية ، وهناك نظامان: معالج كمي يعتمد على الذرات المحايدة في الفخاخ البصرية وحاسوب كمومي خطي بصري. في الوقت الحالي ، تتوفر المحاكيات الكلاسيكية للمعالجات الكمومية للمستخدمين ، في المستقبل القريب سيكون من الممكن الوصول إلى شريحة بصرية حقيقية. تتيح لك المنصة تنفيذ واختبار أي خوارزميات كمومية ومختلطة تقريبًا.
أصدر المعهد الكندي تقريرًا عن الاستراتيجيات الكمية الوطنية لـ 46 دولة
ويحتوي التقرير المؤلف من 57 صفحة على تحليل لما هو موجودفي عالم المبادرات الكمية. وفقًا لمستوى تطور البرامج الوطنية، تنقسم الدول إلى أربع فئات: 17 دولة ذات استراتيجية كمية منسقة (بما في ذلك روسيا، الولايات المتحدة الأمريكية، الصين، ألمانيا، فرنسا)، ثلاث دول ذات استراتيجية كمية متطورة (كندا)، 12 دولة بدون استراتيجية معتمدة رسميًا، ولكن مع حصة كبيرة من المبادرات الحكومية في المجال الكمي (أستراليا والدنمارك وفنلندا) ومشاركة 14 دولة في البرامج الدولية (دول البلطيق وتركيا وبولندا).
ومن بين تدابير الدعم الحكومية المختلفة:إنشاء مراكز أبحاث ومراكز بحث وتطوير، ومسابقات للحصول على المنح الحكومية، والاستثمارات المباشرة في المشاريع الكمومية، وتمويل المشاريع. ووفقا لمؤلفي التقرير، تم تنفيذ معظم هذه التدابير في روسيا، باستثناء تنظيم مسابقات المنح المتخصصة في مجال العلوم والتكنولوجيا الكمومية.
تم تسمية أفضل الجامعات في الحوسبة الكمية
قام خبراء من بوابة Quantum Daily باختيار أفضل 12 جامعة بحثية في العالم حققت نجاحًا في تطوير أنظمة الحوسبة الكمومية.
من بينها خمس جامعات أمريكية ومعاهد (هارفارد ، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، جامعات ماريلاند ، بيركلي وشيكاغو) وجامعة واحدة من الصين (جامعة العلوم والتكنولوجيا) ، كندا (واترلو) ، سنغافورة (جامعة نانيانغ التكنولوجية) ، أستراليا (سيدني) ، ألمانيا (لودفيج وماكسيميليان) في ميونيخ) والنمسا (إنسبروك).
الحكومة الكندية تستثمر 288 مليون دولار في أبحاث الكم في سبع سنوات
Канада является одним из мировых лидеров в مجال البحث والتطوير الكمي ، حيث يحتل المرتبة الأولى بين دول مجموعة السبع من حيث الإنفاق في هذا المجال للفرد الواحد. ومع ذلك ، على عكس البلدان الأخرى ، ليس لدى كندا برنامج كمي مقبول رسميًا.
كجزء من تدابير استعادة الاقتصاد بعدلوباء COVID-19 ، صاغت الحكومة اقتراح ميزانية لعام 2021 بعنوان "خطة لاستعادة الوظائف والنمو والقدرة على الصمود". ومن المقرر على وجه الخصوص تخصيص 288 مليون دولار لتطوير وتمويل استراتيجية الكم الوطنية. يتضمن البرنامج التطوير المنسق للبحوث الأساسية والتطبيقية وتعزيز قيادة البلاد في هذا الاتجاه الخارق.
تعلن الحكومة الأمريكية عن برامج تمويل جديدة للأبحاث الكمومية
خصصت وزارة الطاقة 25 مليون دولار للعمل الأساسي على تطوير الإنترنت الكمومي، والذي يتضمن إنشاء أول سرير اختبار على المستوى الإقليمي.
أيضًا ، يتم دعم برنامجين جديدين من قبل الولايات المتحدة.مكتب أبحاث الجيش: يتضمن الأول تطوير أساليب جديدة في الأساس لتصميم وتصنيع والتحكم في الكيوبتات لتحسين ثباتها مقارنة بالأجهزة الحديثة. ويهدف البرنامج الثاني إلى دعم هادف من طلاب الدراسات العليا الموهوبين والباحثين من بين المواطنين الأمريكيين في مجال معالجة المعلومات الكمومية والاستشعار الكمي.
وزارة الدفاع الأسترالية تختار NEC و D-Wave لتحديات الدفاع اللوجستي
ونتيجة للمنافسة والتعاونالمكتب التمثيلي الأسترالي لشركة NEC Corporation - NEC Australia - وD-Wave Systems Inc. (كندا) كمنفذ لمشروع استخدام الحوسبة الكمومية الهجينة في حل مشكلة "الميل الأخير" في مجال الخدمات اللوجستية. تم تصميم التكنولوجيا المتقدمة لتحسين استخدام المركبات ذاتية القيادة لإعادة إمداد الوحدات المختلفة من قاعدة الإمداد المركزية.
دخلت NEC و D-Wave في اتفاقية شراكة في نوفمبر 2019 لتطوير التطبيقات الكمية بشكل مشترك. هذا هو التفاعل الأول من نوعه للشركات مع العملاء خارج اليابان.
تم إنشاء معهد جديد في فنلندا لتنسيق العمل في مجال تقنيات الكم
جامعة آلتو ، جامعة ومركز هلسنكيوقعت شركة Technical Research Finland VTT اتفاقية تعاون في مجال علوم وتكنولوجيا الكم تحت رعاية المعهد الفنلندي لمعهد الكم. من خلال توحيد الجهود ، يسعى الطرفان إلى إبقاء فنلندا في طليعة مجال التكنولوجيا العالمي الذي يتزايد فيه التنافس.
حاليا VTT مع الفنلنديةتعمل شركة Startup IQM على إنشاء أول كمبيوتر كمي في فنلندا. سيكون هذا المشروع بمثابة منصة أولية لمزيد من البحث والابتكار والأنشطة التجارية في مجال تقنيات الكم.
صناعة الكم
تبدأ شركتا PsiQuantum وGlobalFoundries في الإنتاج الضخم لمكونات المعالج الضوئي
شركة ناشئة كاليفورنيا PsiQuantum هيالشركة الرائدة في جذب الاستثمارات بين جميع شركات الكم (508.5 مليون دولار). هدفها هو تطوير أول معالج كمومي ضوئي Q1 بسعة مليون كيلوبت في العالم.
جنبا إلى جنب مع GlobalFoundries التي تتعامل معمن خلال التصنيع التعاقدي لمنتجات أشباه الموصلات ، أثبت PsiQuantum القدرة على تصنيع ودمج المكونات الرئيسية للمعالج الضوئي ، على المعدات القياسية ، بما في ذلك الدائرة الضوئية ومصادر الفوتون الفردي وأجهزة الكشف. تم بالفعل تركيب المعدات الخاصة اللازمة للإنتاج الضخم للمعالجات الضوئية في اثنين من مصانع GlobalFoundries في نيويورك (الضوئيات السيليكونية) ودريسدن (المكونات الإلكترونية) وسيتم إنتاجها بكميات كبيرة قريبًا.
NTT ومعهد طوكيو للتكنولوجيا يدرسان تطبيقات الآلة في الطب
تستخدم آلة Ising المتماسكة الكمالتأثيرات في نظام من اللفات المتفاعلة ، ولكنها ليست حاسوبًا كميًا بالكامل. الغرض الرئيسي منه هو حل مشاكل التحسين الاندماجي. تستخدم NTT Research و Tokyo Institute of Technology آلة Ising لابتكار عقاقير جديدة. تتمثل المهمة الحسابية في إيجاد التطابق الأمثل بين عدد هائل من مجموعات جزيئات الدواء والبروتينات المستهدفة.
المجال الثاني للتطبيق هو ما يسمى مضغوطفحص - سيسمح لك بمعالجة مجموعات البيانات الضخمة بسرعة عالية ، والتخلص بسرعة من الأجزاء التي لا تحتوي على معلومات مفيدة. يمكن استخدام هذا النهج لتحليل التصوير بالرنين المغناطيسي والصور المقطعية.
ستقوم Quantum Brilliance وQuantum South بتطوير حلول لتحسين الخدمات اللوجستية
بدء التشغيل الأسترالي Quantum Brillianceيطور منصة كمية تعتمد على شواغر النيتروجين في الماس ، قادرة على العمل في درجات حرارة الغرفة. بدأ التعاون مع Quantum South (أوروغواي) في عام 2018 وكان يهدف في البداية إلى تطوير حلول لوجستية باستخدام محاكي برمجي للمعالج. أصبحت الشركات في التصفيات النهائية لتحدي الحوسبة الكمومية في إيرباص.
تقوم الشركات الآن بتثبيت ثنائي الكيوبتكمبيوتر كمي في مركز Pawsey للحوسبة الفائقة في بيرث، أستراليا، للتكامل مع كمبيوتر عملاق كلاسيكي وحل المشكلات اللوجستية في بيئة هجينة. ومن المتوقع أنه مع زيادة حجم المعالج وتطور البرمجيات، سيتفوق نظام الحوسبة بشكل كبير على الأجهزة الكلاسيكية من حيث قوة الحوسبة.
يستكشف Q-CTRL تحسين حركة المرور في أستراليا
وزارة النقل الأستراليةأعلنت نيو ساوث ويلز عن تعاونها مع Q-CTRL لاستخدام الكمبيوتر الكمي لإدارة شبكة النقل المعقدة. سيعالج Q-CTRL أيضًا إحدى القضايا الملحة لأكبر مدينة أسترالية، سيدني، وهي تحديث جداول النقل العام خلال المناسبات العامة الحاشدة. يمكن أن تؤدي القدرة على ضبط الجداول الزمنية في الوقت الفعلي إلى تحسين كفاءة شبكة النقل في المدينة بشكل كبير وتقليل مشاكل الازدحام.
تم تركيب أول نظام IBM Q System One في أوروبا
أول كمبيوتر كمي لشركة IBM خارج الولايات المتحدةتم تركيبه كجزء من مشروع مشترك مع Fraunhofer-Gesellschaft. تم تركيب الجهاز في موقع Ehningen التابع لشركة IBM، بالقرب من شتوتغارت، للاستخدام الحصري لجمعية فراونهوفر وشركائها كجزء من أنشطة مركز بادن فورتمبيرغ للكفاءة للحوسبة الكمومية.
سيتم استخدام نظام IBM Q System One في ملفاتوفقًا للقانون الألماني ، وهي ميزة مهمة للمستخدمين من حيث حماية البيانات وأمن الملكية الفكرية. من المقرر تركيب كمبيوتر IBM الكمي الثاني خارج الولايات المتحدة لهذا العام في جامعة طوكيو.
تم إنشاء مستشعر كمي قادر على مراقبة نطاق التردد اللاسلكي بأكمله
أجهزة الاستشعار الكمومية على أساس ذرات ريدبيرجفقط مؤخرًا بدأوا في استخدامها كأجهزة كشف للإشعاع الكهرومغناطيسي. لأول مرة ، بدأ الجيش الأمريكي في تطويرها بهدف مراقبة مساحة التردد اللاسلكي باستخدام كاشف واحد واسع النطاق لجميع نطاقات الموجات اللاسلكية.
في عمل جديد، باحثون عسكريون بالجيش الأمريكيأظهر مختبر الأبحاث الحساسية العالية للمستشعر المدمج (1 سم) في المدى من 1 كيلو هرتز إلى 1 هرتز، كما قارنه أيضًا مع أجهزة الاستقبال البديلة عريضة النطاق المعتمدة على البلورات الكهروضوئية والهوائيات ثنائية القطب.
سوف يساعد الليدار الكمي في اكتشاف تسربات الميثان أثناء إنتاج النفط والغاز الطبيعي
تم تطوير تقنية QLM (المملكة المتحدة).ليدار جوي حساس للغاية مزود بكاشف كمي أحادي الفوتون قادر على تصور وقياس تسربات الميثان من إنتاج النفط والغاز الطبيعي واستخدامهما.
المشروع مدعوم من قبل BP، Nationalكانت Grid و AMETEK Land والحكومة البريطانية و lidar واحدة من أولى المنتجات التجارية في إطار البرنامج الوطني لتكنولوجيا الكم في المملكة المتحدة. الإصدار الأول من الليدار متاح للاختبار التجاري هذا العام ، وستبدأ اختبارات الكاميرات المثبتة على الطائرات بدون طيار في عام 2022.
قراءة المزيد:
السدم والمذنبات والمشاتل النجمية: تُظهر أفضل تصوير فلكي لهذا العام
ساعدت البيانات من أقمار التجسس الصناعية في معرفة سبب ذوبان الأنهار الجليدية في آسيا
فيروس كورونا في كهف: كل شيء عن عمال المناجم الصينيين الذين عانوا من التهاب رئوي غريب في عام 2012