På trods af pandemien stoppede udviklingen inden for kvantecomputere ikke: globale it-giganter
Forskning og udvikling
Hurtigste generator for tilfældige tal
Tilfældige tal er nøglenkryptografi og numerisk modellering. Et team af forskere fra det russiske Quantum Center, sammen med kolleger fra Oxford University, Goldsmiths College og Free University of Berlin, annoncerer udviklingen af en ultrafast optisk enhed, der er i stand til at generere en garanteret tilfældig sekvens med en hastighed på 8,05 GB pr. Sekund, gør det til den hurtigste tilfældige talgenerator til dato. Tidligere oprettede prototyper af sådanne enheder havde en hastighed flere størrelsesordener lavere.
Den udviklede teknologi kan danne grundlagproduktion af kommercielle enheder med en bred vifte af applikationer. Således introducerede Samsung for nylig en mobiltelefon med en kvante-tilfældig talgenerator, som indikerer efterspørgslen efter denne teknologi på massemarkedet.
Drone-baseret kvante netværk
Indfiltrede fotoner blev tidligere med succes overført tilafstanden er mere end tusind kilometer mellem satellit- og jordstationer, men nu har et team af forskere fra Nanjing University vist, at sikker kommunikation kan etableres ved hjælp af ret billigt udstyr.
I dette eksperiment var kvantenetværketimplementeret ved hjælp af to fritflyvende droner i luften i en afstand af 400 meter fra hinanden og i en afstand på 200 meter fra deres jordmodtagestationer. I alt under hensyntagen til højden på droneflyvningerne havde kvantekommunikationskanalen gennem luften en samlet længde på ca. en kilometer. Jordstationer til modtagelse af fotoner var bevæbnet med teleskoper med 26 mm blændeåbning og enkeltfotonmodtagere.
En sådan løsning tillader hurtigt hvor som helstimplementere sikre operationelle kommunikationskanaler. Fremadrettet planlægger holdet at øge størrelsen på netværket ved hjælp af flere droner, der kan sende krypterede meddelelser eller data til en kvantecomputer over lange afstande.
Kvante teleportering
Forskergruppe bestående afrepræsentanter for amerikanske og canadiske universiteter og virksomheder under ledelse af Panayotis Spenzouris (Fermi National Accelerator Laboratory) demonstrerede en stabil overførsel af kvantetilstanden for en qubit over en afstand på 44 kilometer.
Kvanteteleportering er nødvendig for mangekvanteinformationsapplikationer, herunder det såkaldte kvanteinternet. Fermilabs eksperiment brugte konventionelle enkeltfotonsensorer og fiberoptiske telekommunikationsnetværk.
Nøjagtigheden af overførslen af en kvantetilstand ieksperimentet var 90%, hvilket betragtes som en ekstremt høj værdi. I fremtidige eksperimenter vil forskere sætte en ny rekord for teleporteringsafstand og antallet af koblede qubits ved at opgradere systemet, som er planlagt til andet kvartal 2021. I fremtiden vil dette hjælpe med at udføre distribueret kvantecomputering som klyngecomputering, men uden en flaskehals i form af begrænsninger på netværksbåndbredde.
Gitteroperation
Eksisterende metoder til kvantefejlkorrektion er kompliceret af det faktum, at deres implementering kræver hundreder eller endda tusinder af fysiske qubits forbundet med hinanden.
Holdet fra universitetet i Innsbruck under ledelseProfessor Rainer Blatt rapporterede først om oprettelsen af to enkelte logiske qubits, beskyttet mod tab af kvanteinformation, opnåelse af deres kobling og overførsel af logisk information mellem dem. Dette blev opnået i en kvanteprocessor baseret på ionfælder, bestående af kun ti fysiske qubits, og ved hjælp af såkaldt gitterkirurgi. Denne teknik tillader logiske qubits at blive kombineret eller adskilt ved at udføre specifikke logiske operationer på en del af de underliggende fysiske qubits.
Den anvendte metode kræver betydeligt mindreflere operationer for at skabe qubit-sammenkædning end traditionelle tilgange, og demonstration af sådanne operationer - grundlæggende byggesten til kvantecomputering - er et vigtigt skridt i retning af den praktiske implementering af fejltolerant kvantecomputering.
Kvanteindustri
Molekylære sammenligninger
Den farmaceutiske industri er meget interesseret i fremkomsten af nye teknologier til at skabe lægemidler, herunder brug af kvantemolekylær modellering og screening.
Den tyske medicinalgigant BoehringerIngelheim, kendt for sin udvikling inden for computerstøttet lægemiddeldesign og silico-modellering, er gået sammen med Google inden for kvantecomputere.
Og det schweiziske medicinalfirma Rocheindleder samarbejde med den britiske Cambridge Quantum Computing, hvor quantum computing-metoder vil blive brugt til at finde nye metoder til behandling af sygdomme.
Tidligere blev det rapporteret, at den amerikanskebiotekvirksomhed Biogen samarbejder med opstart 1Qbit om et pilotprojekt med det formål at fremskynde lægemiddelopdagelse ved hjælp af kvantecomputere til molekylær sammenligning. Ved hjælp af kvantescreening af et stort antal molekyler planlægger hun at finde nye effektive lægemidler til neurodegenerative sygdomme som multipel sklerose, Alzheimers og Parkinsons.
Flerfasestrømme
Aker BP (et stort uafhængigt olieefterforsknings- og produktionsselskab i Europa - Hi-Tech) og CQC har skabt en kvantemaskinelæringsalgoritme til klassificering af flerfasestrømme.
Flerfasestrømme i rørledningstransportkræver ret omhyggelig overvågning, sporing, analyse og styring. Algoritmen giver mulighed for polynomisk tidsflowanalyse og er implementeret på en IBM kvanteprocessor.
Klassifikator testet på Aker-dataBP kræver kun et par qubits for at matche udførelsen af en klassisk supportvektormaskine (SVM) med ikke-lineære kerner. Det er en af de allerførste anvendelser af NISQ-æra-kvantemaskinelæringsløsninger i energisektoren.
Dele til BMW
Den tyske bilproducent har påbegyndt et eksperiment for at optimere indkøbs- og forsyningssystemet til produktionskomponenter ved hjælp af en kvantecomputer.
Normalt inden for produktionscyklussenbilproducenter overvejer hundreder af leveringsmuligheder fra en række leverandører med forskellige leveringstider og deleomkostninger. At vælge det optimale kredsløb er en skræmmende beregningsopgave. BMW planlægger at udføre de første beregninger på Honeywell H0-computeren og senere flytte til det mere kraftfulde H1-system. Det antages, at den beregningsmæssige fordel i forhold til klassiske computersystemer opnås om halvandet til to år.
I oktober 2020 annoncerede en anden stor bilproducent, Toyota, lanceringen af et lignende projekt for at optimere sit logistiknetværk.
Opløsning kryostat
Pioner inden for opløsningskryostater,Oxford Instruments NanoScience har annonceret et partnerskab med Oxford Quantum Circuits, som vil være de første i verden til at acceptere leveringen af den næste generation af Proteox Cryofree® kølesystem.
Lav temperatur er nødvendig for at detekteresubtile kvanteeffekter skjult af støj fra termiske vibrationer, men effektiv køling er stadig et alvorligt problem i mange implementeringer af kvantesystemer.
Ny opløsningkryostat fra Oxford Instrumentsgiver høj stabilitet af temperaturkontrol i mK-området og understøtter et stort antal elektriske forbindelser, hvilket letter integrationen af kvanteprocessorer.
Kvantecomputere med ionfælder
Startup IonQ annoncerede en tre-årig alliance medQuantum Information Research Support Center (Q Center) er en uafhængig organisation etableret ved Sungkyunkwan University i Sydkorea for at danne et nationalt forskningsøkosystem inden for kvanteinformationsvidenskab.
Samarbejdet vil skabe kvantecomputere med IonQ-ionfælder til rådighed for forskere og studerende i Sydkorea. IonQ anser det højteknologiske sydkoreanske marked for vigtigt for udvidelsen af sin egen teknologi.
Sydkoreas nationale kvanteprogram startede i 2019 og forestiller sig oprettelsen af en fem-qubit kvanteprocessor inden for fem år.
Nationale kvanteprogrammer
1,8 milliarder euro til kvanteindustrien
Frankrig meddelte officielt beslutningeninvestere 1,8 milliarder euro i kvanteteknologier. Ifølge den plan, som den franske præsident Emmanuel Macron har fremlagt, er investeringen planlagt i fem år. Den franske regering vil øge finansieringen til kvanteindustrien fra de nuværende 60 millioner euro til 200 millioner euro om året. Yderligere 200 millioner euro vil komme fra EU, og 550 millioner euro forventes fra den private sektor.
Af disse fonde:
- omkring 780 millioner euro afsættes til oprettelse af en kvantecomputer;
- € 250 millioner til kvantesensorer;
- 150 mio. € til kryptografi efter kvantum
- 320 millioner euro til kvantekommunikation
- 300 millioner euro til relaterede teknologier såsom kryogenik.
Med denne investeringsmængde bliver Frankrig et af de førende lande, der investerer i kvanteteknologier sammen med USA, Kina, Indien og Tyskland.
Bavarian Quantum Initiative
Munich Quantum vil blive skabt i Tysklanddalen, til hvis drift Bayern vil afsætte i alt 300 millioner euro. I kvantedalen vil der være en teknologipark med veludstyrede renrum, systemer til produktion af nano- og tyndfilmsmaterialer samt udviklings- og testlaboratorier.
Dalenes hovedopgaver vil være at skabekvantecomputere, kvantesimulatorer til at finde nye materialer, forskning inden for kvantemetrologi til meget nøjagtige målinger af elektriske eller magnetiske felter og kvantekryptografi.
Bemærk, at Tyskland allerede har den størsteEU har et nationalt program for udvikling af kvanteteknologier. I juli 2020 annoncerede den føderale regering sin forlængelse for de næste 10 år med et budget på 2 milliarder euro ud over EU's generelle kvanteprogram.
Modulær tilgang
Når du opretter kvantecomputere, deres nøglekomponenter er normalt designet og fremstillet af et firma, hvilket er ret dyrt og tidskrævende. For at fremskynde udviklingen af en national kvantecomputer har flere startups i Holland aftalt at bruge en modulær tilgang: uafhængige virksomheder vil fokusere på at udvikle visse elementer i kvantecomputeren for at integrere dem i et enkelt system i fremtiden.
Medlemmer af det nye konsortium IMPAQT, oprettetTil dette formål er startups blevet Orange QS - en leverandør af integrerede kvantesystemer, Qblox - en leverandør af en kvantekontrolstack, Delft Circuits - en udvikler af kvanteudstyr til kryogen input-output, og Qu&Co - en udvikler af kvante. algoritmer og software.
2021 er begyndt for det globale kvantelokalsamfund er så aktive som muligt: de offentlige investeringer i udvikling er vokset, antallet af både industrielle sager og internationale undersøgelser er steget. Den fulde version af fordøjelsen kan findes på webstedet for det russiske kvantecenter.
Se også:
Fysikere har skabt en analog til et sort hul og bekræftet Hawkings teori. Hvor det fører hen?
Abort og videnskab: hvad vil der ske med de børn, der føder
En atomraketmotor bygges til flyvninger til Mars. Hvordan er det farligt?