Výzkum a vývoj
Australští vědci vyvinuli ultrarychlou rotaci otvorů
Jednou z výzev při vývoji spin qubitsje ztráta jejich soudržnosti se zvýšením rychlosti práce. Nová studie australských vědců (FLEET, CQC2T) a kolegů z University of British Columbia (Kanada) naznačuje, že kompromisu mezi rychlostí a soudržností lze dosáhnout použitím děr jako qubit, chujících se jako pozitivně nabité elektrony. Hole qubits, na rozdíl od elektronických, jsou mnohem méně vystaveny nežádoucím kolísavým elektrickým polím, která existují v jakémkoli materiálu. Navíc „zlatá střední cesta“, ve které je jamkový qubit nejméně citlivý na takový hluk, je také místem, kde se s ním dá nejrychleji pracovat. Tento přístup otevírá možnost potenciálního škálování qubitů na mini-kvantový počítač založený na „poli“ bitů.
Vědci ze Stuttgartu zpochybňovali existenci kvantových spinových tekutin
Otáčivá tekutina je velmi vzácný magnetstav hmoty, ve kterém na rozdíl od většiny materiálů nejsou otáčení uspořádána ani při ultra nízkých teplotách, ale tvoří kolektivní zapletené stavy. Z tohoto důvodu jsou spinové kapaliny považovány za slibné médium pro vytvoření topologického (bezchybného) kvantového počítače.
Dosud existovala spinová tekutinapotvrzeno pouze nepřímým měřením a určitými teoretickými předpoklady. Vědci z univerzity ve Stuttgartu poprvé použili techniku širokopásmové spinové rezonanční spektroskopie ke studiu procesu řazení ve spinové kapalině a zjistili, že při poklesu teploty dochází k neočekávanému procesu tvorby prostorově oddělených párů spinů, což pravděpodobně vyvrací názory na základní vlastnosti této exotické formy hmoty.
Díky kočičím qubitům byl kvantový počítač odolnější vůči chybám
Skupina vědců z Amazonu pod vedením Fernanda Brandãa vyvinula nový obvod pro kvantový počítač, který je odolný vůči chybám.Používali tzv. kočičí qubity, neboli qubity v superpozici koherentních stavů s opačnými fázemi.Myšlenka je taková, že jakmile se takový qubit stabilizuje, chyby překlápění bitů se stanou extrémně vzácnými a chyby obrácení fáze se stanou častějšími.A abyste se ochránili před chybami obrácení fáze, můžete použít aktivní opravu chyb.
Výzkumníci provedli úplné simulacehluk, včetně hloubkové studie vzácných procesů převrácení bitů. Použitím architektury navržené v článku a aktivní korekcí chyb se dosáhne logické chyby 2,7 × 10-8 při použití pouze devíti qubitů datového kódu - což je zlepšení o více než pět řádů ve srovnání se zcela nechráněnými qubits.
Nový kód pro opravu chyb vám umožní pracovat v prostředích s vysokým šumem
Mezi mnoha kódy pro opravu chyb existujítakzvané povrchové kódy. K jejich znázornění se používá dvourozměrná mřížka, na jejíž okrajích jsou umístěny qubity. Některé z nich se podílejí na výpočtech a druhá část pomáhá identifikovat a opravit chyby. Kódy povrchů používá například Google ve svých supravodivých zařízeních.
Vědci z University of Sydney podVedení Benjamina Browna dokázalo vyvinout kód, který byl dvakrát tak efektivní než stávající. Autoři jej testovali na malých systémech a ukázali, že nový kód vyžaduje k opravě chyb méně dalších fyzických qubitů a v některých případech překračuje teoretický odhad. Díky své robustnosti vůči šumu jsou nové kódy slibné pro aplikace ve velkých systémech, kde budou vyžadovat podstatně méně dalších qubitů.
Národní kvantové programy
Spuštění domácích cloudových platforem pro přístup ke kvantovým počítačům
Ruské kvantové centrum otevřelo cloudový přístupdo kvantového výpočetního emulátoru SimCIM, který využívá klasické algoritmy, které simulují chování kvantových systémů. Cloudová platforma bude užitečná pro řešení diskrétních optimalizačních problémů a také pro analýzu ekonomického efektu zavádění architektur kvantových počítačů.
V budoucnu bude platforma poskytovat přístup knejnovější kvantové počítače vytvořené v rámci implementace Roadmap for Quantum Computing a také kvantové počítače od mezinárodních společností třetích stran. Pro pohodlí klientských společností z různých odvětví byla vytvořena sada hotových aplikací pro finanční optimalizaci, kvantovou chemii, bioinformatiku, logistiku atd. a také sada nástrojů pro srovnávací analýzu algoritmů.
Fyzický základ pro druhou platformu,vyvinuté v Centru pro kvantové technologie Moskevské státní univerzity existují dva systémy: kvantový procesor založený na neutrálních atomech v optických pasti a lineární optický kvantový počítač. V současné době jsou uživatelům k dispozici klasické simulátory kvantových procesorů, v blízké budoucnosti bude možné získat přístup ke skutečnému optickému čipu. Platforma umožňuje implementovat a testovat téměř všechny kvantové a hybridní kvantově klasické algoritmy.
Kanadský institut vydal zprávu o národních kvantových strategiích 46 zemí
57stránková zpráva obsahuje analýzu stávajícíchve světě kvantových iniciativ. Podle úrovně rozvoje národních programů jsou země rozděleny do čtyř kategorií: 17 zemí s koordinovanou kvantovou strategií (včetně Ruska, USA, Číny, Německa, Francie), tři země s rozvíjející se kvantovou strategií (Kanada), 12 zemí bez formálně přijaté strategie, ale s významným podílem vládních iniciativ v kvantové oblasti (Austrálie, Dánsko, Finsko) a 14 zemí účastnících se mezinárodních programů (Pobaltské země, Turecko, Polsko).
Mezi různými vládními podpůrnými opatřeními:vytváření výzkumných center a center výzkumu a vývoje, soutěže o státní granty, přímé investice do kvantových projektů a venture financování. Většina těchto opatření byla podle autorů zprávy realizována v Rusku s výjimkou pořádání specializovaných grantových soutěží v oblasti kvantové vědy a techniky.
Nejlepší univerzity v kvantové výpočetní technice pojmenovány
Odborníci z portálu The Quantum Daily jmenovali 12 nejlepších výzkumných univerzit na světě, které dosáhly úspěchu ve vývoji kvantových výpočetních systémů.
Mezi nimi pět amerických univerzit ainstituty (Harvard, MIT, University of Maryland, Berkeley a Chicago) a po jedné univerzitě z Číny (University of Science and Technology), Kanady (Waterloo), Singapuru (Nanyang Technological University), Austrálie (Sydney), Německa (Ludwig a Maximilian) v Mnichově) a Rakousku (Innsbruck).
Kanadská vláda investuje 288 milionů dolarů do kvantového výzkumu za sedm let
Kanada je jedním ze světových lídrů voblast kvantového výzkumu a vývoje, která se umístila na prvním místě mezi zeměmi G7, pokud jde o výdaje v této oblasti na obyvatele. Na rozdíl od jiných zemí však Kanada nemá formálně přijatý kvantový program.
V rámci opatření k obnovení ekonomiky po rocepandemie COVID-19 vláda sestavila návrh rozpočtu na rok 2021 s názvem Plán obnovy pracovních míst, růst a odolnost. Zejména se plánuje přidělit 288 milionů USD na rozvoj a financování národní kvantové strategie. Program zahrnuje koordinovaný rozvoj základního a aplikovaného výzkumu a posílení vedoucího postavení země v tomto průlomovém směru.
Americká vláda oznamuje nové programy financování kvantového výzkumu
Ministerstvo energetiky vyčleňuje 25 milionů dolarů na zásadní práci na rozvoji kvantového internetu, která zahrnuje vytvoření prvního testovacího zařízení v regionálním měřítku.
USA také podporují dva nové programyArmy Research Office: První zahrnuje vývoj zásadně nových metod pro návrh, výrobu a řízení qubits za účelem zlepšení jejich stability ve srovnání s moderními zařízeními. Druhý program je zaměřen na cílenou podporu talentovaných postgraduálních studentů a výzkumných pracovníků z řad občanů USA v oblasti zpracování kvantových informací a kvantového snímání.
Australské ministerstvo obrany vybírá NEC a D-Wave pro obranné logistické výzvy
Výsledkem soutěže je spolupráceAustralské zastoupení NEC Corporation - NEC Australia - a D-Wave Systems Inc. (Kanada) byla vybrána jako realizátor projektu o využití hybridního kvantového počítání při řešení problému „poslední míle“ v logistice. Vyvinutá technologie je navržena tak, aby optimalizovala využití autonomních vozidel pro zásobování různých jednotek z centrální zásobovací základny.
Společnosti NEC a D-Wave uzavřely v listopadu 2019 partnerskou dohodu o společném vývoji kvantových aplikací. Toto je první taková interakce pro společnosti se zákazníky mimo Japonsko.
Ve Finsku byl vytvořen nový institut pro koordinaci práce v oblasti kvantových technologií
Aalto University, University of Helsinki and CenterTechnický výzkum Finsko VTT podepsalo dohodu o spolupráci v oblasti kvantové vědy a technologie pod záštitou zavedeného finského institutu Quantum InstituteQ. Spojením svých sil se strany snaží udržet Finsko v čele stále konkurenceschopnější globální technologické oblasti.
V současné době VTT společně s Finemstartup IQM pracuje na vytvoření prvního kvantového počítače ve Finsku. Tento projekt bude sloužit jako počáteční platforma pro další výzkum, inovace a komerční aktivity v oblasti kvantových technologií.
Kvantový průmysl
PsiQuantum a GlobalFoundries zahajují hromadnou výrobu komponent fotonických procesorů
Kalifornský startup PsiQuantum jelídr v oblasti přilákání investic mezi všemi kvantovými společnostmi (508,5 milionů USD). Jejím cílem je vyvinout první fotonický kvantový procesor Q1 na světě s miliony qubitů.
Společně s GlobalFoundries, která se zabýváZakázkovou výrobou polovodičových výrobků společnost PsiQuantum prokázala schopnost vyrábět a integrovat na standardním zařízení hlavní součásti fotonického procesoru, včetně optických obvodů, zdrojů jednotlivých fotonů a detektorů. Speciální zařízení potřebné pro hromadnou výrobu fotonických procesorů již bylo instalováno ve dvou továrnách společnosti GlobalFoundries v New Yorku (křemíková fotonika) a Drážďanech (elektronické součástky) a brzy bude sériově vyráběno.
NTT a Tokijský technologický institut studují aplikace strojů Ising v medicíně
Koherentní Isingův stroj používá kvantumefekty v systému interagujících točení, ale není to úplně kvantový počítač. Jeho hlavním účelem je řešit kombinatorické optimalizační problémy. NTT Research a Tokyo Institute of Technology používají Ising Machine k výrobě nových léků. Výpočtovým úkolem je najít optimální shodu mezi kolosálním počtem kombinací molekul léčiva a cílových proteinů.
Druhá oblast použití je tzv. Komprimovanásondování - umožní vám zpracovat velké datové soubory vysokou rychlostí a rychle zahodit fragmenty, které neobsahují užitečné informace. Tento přístup lze použít k analýze obrazů magnetické rezonance a počítačové tomografie.
Quantum Brilliance a Quantum South vyvinou řešení pro optimalizaci logistiky
Australský startup Quantum Brilliancevyvíjí kvantovou platformu založenou na volných místech dusíku v diamantu, schopnou provozu při pokojové teplotě. Spolupráce se společností Quantum South (Uruguay) začala v roce 2018 a byla původně zaměřena na vývoj logistických řešení pomocí softwarového emulátoru procesoru. Společnosti se staly finalisty soutěže Airbus Quantum Computing Challenge.
Společnosti nyní instalují dva qubitykvantový počítač v superpočítačovém centru Pawsey v australském Perthu za účelem integrace s klasickým superpočítačem a řešení logistických problémů v hybridním prostředí. Očekává se, že s rostoucí velikostí procesoru a vývojem softwaru bude výpočetní systém výrazně překonávat klasická zařízení z hlediska výpočetního výkonu.
Q-CTRL zkoumá optimalizaci provozu v Austrálii
Australské ministerstvo dopravyNový Jižní Wales oznámil spolupráci s Q-CTRL na využití kvantového počítače ke správě složité dopravní sítě. Q-CTRL bude také řešit jeden z naléhavých problémů největšího australského města Sydney – aktualizaci jízdních řádů veřejné dopravy během hromadných veřejných akcí. Schopnost upravovat jízdní řády v reálném čase může výrazně zlepšit efektivitu městské dopravní sítě a snížit problémy s přetížením.
První IBM Q System One nainstalovaný v Evropě
První kvantový počítač IBM mimo USAbyla instalována v rámci společného projektu s Fraunhofer-Gesellschaft. Stroj je instalován v pobočce IBM Ehningen poblíž Stuttgartu pro výhradní použití Fraunhofer Society a jejích partnerů v rámci aktivit Bádensko-Württemberského kompetenčního centra pro kvantové výpočty.
IBM Q System One bude používán vv souladu s německými zákony, což je pro uživatele důležitá výhoda z hlediska ochrany údajů a bezpečnosti duševního vlastnictví. Instalace druhého kvantového počítače IBM mimo USA je letos plánována na Tokijské univerzitě.
Byl vytvořen kvantový senzor schopný monitorovat celý vysokofrekvenční rozsah
Kvantové senzory založené na Rydbergových atomechteprve nedávno se začaly používat jako detektory elektromagnetického záření. Poprvé je začala vyvíjet americká armáda s cílem monitorovat vysokofrekvenční prostor pomocí jediného širokopásmového detektoru pro všechna pásma rádiových vln.
V nové práci vojenští výzkumníci americké armádyVýzkumná laboratoř prokázala vysokou citlivost kompaktního (1 cm) snímače v rozsahu od 1 kHz do 1 THz a také jej porovnala s alternativními širokopásmovými přijímači na bázi elektro-optických krystalů a dipólových antén.
Kvantový lidar pomůže odhalit úniky metanu při těžbě ropy a zemního plynu
Technologie QLM (UK) vyvinutaultracitlivý atmosférický lidar s kvantovým jednofotonovým detektorem schopným vizualizovat a kvantifikovat úniky metanu při těžbě a používání ropy a zemního plynu.
Projekt je podporován společností BP, NationalGrid, AMETEK Land a vláda Spojeného království a lidar byl jedním z prvních komerčních produktů v rámci britského národního programu kvantové technologie. První verze lidaru je k dispozici pro komerční testování v tomto roce a testy kamer instalovaných na bezpilotních vzdušných vozidlech začnou v roce 2022.
Přečtěte si více:
Mlhoviny, komety a hvězdné školky: ukazující nejlepší astrofotografii roku
Data ze špionážních satelitů pomohla zjistit příčinu tání ledovců v Asii
Koronavirus v jeskyni: vše o čínských hornících, kteří v roce 2012 trpěli podivným zápalem plic