Въпреки пандемията, развитието в областта на квантовите изчисления не спря: глобалните ИТ гиганти
Изследвания и развитие
Най-бърз генератор на произволни числа
Случайните числа са ключовикриптография и числено моделиране. Екип от учени от Руския квантов център, заедно с колеги от Оксфордския университет, Голдсмитския колеж и Свободния университет в Берлин, обявяват разработването на ултрабързо оптично устройство, способно да генерира гарантирана произволна последователност със скорост 8,05 GB в секунда, което го прави най-бързият генератор на случайни числа до момента. Създадените преди това прототипи на такива устройства са имали скорост с няколко порядъка по-ниска.
Разработената технология може да формира основатапроизводство на търговски устройства с широко приложение. Така Samsung наскоро представи мобилен телефон с квантов генератор на случайни числа, което показва търсенето на тази технология на масовия пазар.
Дрон-базирана квантова мрежа
Заплетените фотони преди това бяха успешно прехвърлени вразстоянието е повече от хиляда километра между сателита и наземните станции, но сега екип от учени от университета в Нанкин показа, че сигурната комуникация може да бъде установена с помощта на доста евтино оборудване.
В този експеримент квантовата мрежа бешеизпълнени с помощта на два свободно летящи безпилотни летателни апарата във въздуха на разстояние 400 метра един от друг и на разстояние 200 метра от техните наземни приемни станции. Като цяло, като се вземе предвид височината на полетите на безпилотни летателни апарати, квантовият комуникационен канал във въздуха имаше обща дължина около километър. Наземните станции за приемане на фотони бяха въоръжени с телескопи с 26 мм отвор и еднофотонни приемници.
Такова решение ще позволи навсякъде бързовнедряване на сигурни оперативни комуникационни канали Занапред екипът планира да увеличи размера на мрежата, като използва множество безпилотни летателни апарати, които могат да предават криптирани съобщения или данни на квантов компютър на големи разстояния.
Квантова телепортация
Изследователски екип, състоящ се отпредставители на американски и канадски университети и компании, водени от Панайотис Спензурис (Националната ускорителна лаборатория на Ферми) демонстрираха стабилен трансфер на квантовото състояние на кубит на разстояние от 44 километра.
Квантовата телепортация е необходима за мнозинаприложения за квантова информация, включително така наречения квантов интернет. Експериментът на Fermilab използва конвенционални сензори с един фотон и оптични телекомуникационни мрежи.
Точността на трансфера на квантовото състояние векспериментът е 90%, което се счита за изключително висока стойност. В бъдещи експерименти учените ще поставят нов рекорд за дистанция на телепортация и брой свързани кубити чрез надграждане на системата, което е планирано за второто тримесечие на 2021 година. В бъдеще това ще помогне за извършване на разпределени квантови изчисления като клъстерни изчисления, но без ограничението под формата на ограничения на честотната лента на мрежата.
Решетъчна хирургия
Съществуващите методи за корекция на квантовите грешки се усложняват от факта, че тяхното изпълнение изисква стотици или дори хиляди физически кубита, свързани помежду си.
Екипът на университета в Инсбрук под ръководствотоПрофесор Райнер Блат за първи път съобщи за създаването на два единични логически кубита, защитени от загуба на квантова информация, постигайки тяхното свързване и прехвърляне на логическа информация между тях. Това беше постигнато в квантов процесор, базиран на йонни капани, състоящ се само от десет физически кубита и използвайки така наречената решетъчна хирургия. Тази техника позволява логическите кубити да бъдат комбинирани или разделени чрез извършване на специфични логически операции върху част от основните физически кубити.
Използваният метод изисква значително по-малкоповече операции за създаване на конкатенация на qubit от традиционните подходи и демонстрирането на такива операции - основни градивни елементи за квантовите изчисления - е важна стъпка към практическото прилагане на толерантни към откази квантови изчисления.
Квантова индустрия
Молекулярни сравнения
Фармацевтичната индустрия е изключително заинтересована от появата на нови технологии за създаване на лекарства, включително използване на квантово молекулярно моделиране и скрининг.
Германският фармацевтичен гигант BoehringerIngelheim, известен с разработките си в компютърно-подпомаганото проектиране на лекарства и силико моделиране, обедини сили с Google в областта на квантовите изчисления.
И швейцарската фармацевтична компания Rocheзапочва сътрудничество с британския Cambridge Quantum Computing, в който квантовите изчислителни методи ще бъдат използвани за намиране на нови методи за лечение на заболявания.
По-рано беше съобщено, че американецътбиотехнологичната компания Biogen си партнира със стартиращ 1Qbit по пилотен проект, насочен към ускоряване на откриването на лекарства чрез използване на квантови компютри за молекулярни сравнения. Използвайки квантов скрининг на голям брой молекули, тя планира да намери нови ефективни лекарства за невродегенеративни заболявания като множествена склероза, болест на Алцхаймер и Паркинсон.
Многофазни потоци
Aker BP (голяма независима компания за проучване и производство на петрол в Европа - Hi-Tech) и CQC създадоха алгоритъм за квантово машинно обучение за класифициране на многофазни потоци.
Многофазни течения в тръбопроводния транспортизискват доста внимателно наблюдение, проследяване, анализ и управление. Алгоритъмът позволява полиномиален анализ на времевия поток и е реализиран на IBM квантов процесор.
Класификатор, тестван върху данни на AkerBP, изисква само няколко кубита, за да съответства на производителността на класическа машина за поддръжка на вектори (SVM) с нелинейни ядра. Това е едно от първите приложения на решенията за квантово машинно обучение от ерата на NISQ в енергийния сектор.
Части за BMW
Германски автомобилен производител започна експеримент за оптимизиране на снабдяването и доставката на производствени компоненти с помощта на квантов компютър.
Обикновено в рамките на производствения цикълпроизводителите на автомобили обмислят стотици възможности за доставка от различни доставчици с различни срокове на доставка и разходи за части. Изборът на оптимална схема е обезсърчаваща изчислителна задача. BMW планира да извърши първите изчисления на компютъра Honeywell H0 и по-късно да премине към по-мощната система H1. Предполага се, че изчислителното предимство пред класическите изчислителни системи ще бъде постигнато след една и половина до две години.
През октомври 2020 г. друг голям автомобилен производител, Toyota, обяви стартирането на подобен проект за оптимизиране на своята логистична мрежа.
Криостат за разтваряне
Пионер в криостати за разтваряне,Oxford Instruments NanoScience обяви партньорство с Oxford Quantum Circuits, които ще бъдат първите в света, които приемат доставката на следващото поколение охладителна система Proteox Cryofree®.
За откриване са необходими ниски температурифини квантови ефекти, скрити от шума на топлинните вибрации, но ефективното охлаждане остава сериозен проблем в много реализации на квантовите системи.
Нов криостат за разтваряне от Oxford Instrumentsосигурява висока стабилност на температурния контрол в диапазона mK и поддържа голям брой електрически връзки, което улеснява интегрирането на квантови процесори.
Квантови компютри с йонни капани
Startup IonQ обяви тригодишен съюз сЦентърът за подкрепа на квантовите информационни изследвания (Q Center) е независима организация, създадена в университета Sungkyunkwan в Южна Корея, за да формира национална изследователска екосистема в областта на науката за квантовата информация.
Сътрудничеството ще създаде кванткомпютри с IonQ йонни капани, достъпни за изследователи и студенти в Южна Корея. IonQ счита високотехнологичния южнокорейски пазар важен за разширяването на собствената си технология.
Националната квантова програма на Южна Корея стартира през 2019 г. и предвижда създаването на пет-кубитов квантов процесор в рамките на пет години.
Национални квантови програми
1,8 милиарда евро за квантовата индустрия
Франция официално обяви решениетоинвестират 1,8 милиарда евро в квантови технологии. Според плана, представен от френския президент Еманюел Макрон, инвестицията е планирана за пет години. Френското правителство ще увеличи финансирането за квантовата индустрия от сегашните 60 милиона евро на 200 милиона евро годишно. Други 200 милиона евро ще дойдат от Европейския съюз и 550 милиона евро се очакват от частния сектор.
От тези средства:
- около 780 милиона евро ще бъдат отпуснати за създаването на квантов компютър;
- 250 милиона евро за квантови сензори;
- 150 милиона евро за пост-квантова криптография;
- 320 милиона евро за квантови комуникации;
- 300 милиона евро за свързани технологии като криогенни.
С този обем на инвестициите Франция ще се превърне в една от водещите страни, инвестиращи в квантови технологии, заедно със САЩ, Китай, Индия и Германия.
Баварска квантова инициатива
Munich Quantum ще бъде създаден в Германиядолина, за чието функциониране Бавария ще отдели общо 300 млн. евро. В квантовата долина ще има технологичен парк с добре оборудвани чисти помещения, системи за производство на нано- и тънкослойни материали, както и лаборатории за разработка и тестване.
Основните задачи на долината ще бъдат да създаваквантови компютри, квантови симулатори за намиране на нови материали, изследвания в областта на квантовата метрология за високо точни измервания на електрически или магнитни полета и квантова криптография.
Имайте предвид, че Германия вече има най-големияЕС има национална програма за развитие на квантовите технологии. През юли 2020 г. федералното правителство обяви удължаването му за следващите 10 години с бюджет от 2 милиарда евро в допълнение към общата квантова програма на ЕС.
Модулен подход
Когато създавате квантови компютри, техният ключкомпонентите обикновено се проектират и произвеждат от една компания, което е доста скъпо и отнема много време. За да се ускори развитието на национален квантов компютър, няколко стартиращи компании в Холандия се съгласиха да използват модулен подход: независимите компании ще се съсредоточат върху разработването на определени елементи на квантовия компютър, за да ги интегрират в единна система в бъдеще.
Членове на новия консорциум IMPAQT, създаденЗа тази цел стартиращите фирми са станали Orange QS - доставчик на интегрирани квантови системи, Qblox - доставчик на стек за квантов контрол, Delft Circuits - разработчик на квантово оборудване за криогенен вход-изход и Qu&Co - разработчик на квантови алгоритми и софтуер.
2021 г. започна за глобалния квантобщностите са възможно най-активни: публичните инвестиции в развитие са нараснали, броят както на индустриални случаи, така и на международни изследвания се е увеличил. Пълната версия на дайджеста може да бъде намерена на уебсайта на Руския квантов център.
Вижте също:
Физиците са създали аналог на черна дупка и са потвърдили теорията на Хокинг. Къде води?
Аборт и наука: какво ще се случи с децата, които ще раждат
Изгражда се ядрен ракетен двигател за полети до Марс. Как е опасно?