Quantenindustrie
- So verteilen Sie COVID-19-Impfstoffe mithilfe der Quantentechnologie
Partnerschaft
Das Ergebnis der gemeinsamen Arbeit warComputerplattform basierend auf Digital Annealer, einem adiabatischen Quantencomputer von Fujitsu. Die Plattform hat die Verteilung verfügbarer persönlicher Schutzausrüstung erheblich optimiert und gleichzeitig Fahrzeugkilometer und Lieferzeiten minimiert und wurde vom US-Verteidigungsministerium zur Verwendung zugelassen. Darüber hinaus wurde eine „Impfstoffverteilungsplattform“ geschaffen, eine optimierte Lösung zur effizienten Verteilung von COVID-19-Impfstoffen als Reaktion auf die sich schnell ändernde Nachfrage. Die Effizienz beider Algorithmen steigt exponentiell durch die Hinzufügung verschiedener Variablen und großer Datensätze aus verschiedenen Quellen.
Die „Plattform zur Impfstoffverteilung“ soll lokalen Behörden im ganzen Land zur Nutzung und neuen Datenerfassung zur Verfügung stehen, was die Impfung von US-Bürgern deutlich beschleunigen soll.
- Warum sind Quanten-Zufallszahlengeneratoren auf der ganzen Welt so beliebt?
Nach Angaben des Unternehmens ist der globale Markt für QuantenZufallszahlengeneratoren (QRNG) werden bis 2026 auf 7,2 Milliarden US-Dollar wachsen. Experten gehen davon aus, dass der Markt vor vielen Fusionen und Übernahmen stehen wird und letztendlich von einigen großen Führungskräften geprägt sein wird. Dies ist auf den relativ einfachen Einstieg von Technologieunternehmen in diesen Markt zurückzuführen, verbunden mit den nachfolgenden Schwierigkeiten bei der Positionierung des Produkts und der Erzielung nachhaltiger Gewinne für kleine Entwickler.
IQT-Bericht
Laut IQT-Prognosen der größte Verbraucher von QRNG mitDas Marktvolumen von 3,1 Milliarden US-Dollar wird auf Rechenzentren entfallen. Auch im Finanzsektor wird ein deutlicher Umsatzanstieg (bis 2026 auf bis zu 2,2 Milliarden US-Dollar) erwartet, insbesondere bei Problemen der Informationssicherheit und der Finanzmodellierung nach der Monte-Carlo-Methode.
- Wie funktioniert eine Quantenplattform auf Basis photonischer Chips?
Kanadisches Startup Xanadu mit Standard undeinen integrierten optischen Chip auf der Basis von Siliziumnitrid in einer leicht skalierbaren Technologie hergestellt, der den sogenannten Cluster-Lichtzustand (verschränkt) implementiert, der für die Durchführung von Quantenberechnungen erforderlich ist. Um diesen Zustand zu erzeugen, wandeln optische Mikrokavitäten innerhalb des Chips gewöhnliches Laserlicht in eine Art Quantenlicht um, das als gequetschtes Licht bezeichnet wird und das dann unter Verwendung eines Netzwerks von Spiegeln, Strahlteilern und optischen Fasern miteinander verflochten wird.
Mit dem neuen Gerät konnten Wissenschaftler dies tundemonstrieren nicht nur die Gaußsche bosonische Abtastung, sondern auch die Lösung zweier Probleme, die eine direkte praktische Bedeutung haben: die Berechnung der Schwingungsspektren von Molekülen und die Bestimmung der Ähnlichkeit mathematischer Diagramme, die verschiedene Moleküle darstellen.
- Warum quantenmaschinelles Lernen in der Krebs-Biomarker-Analyse eingesetzt wird
Crown Bioscience (eine Tochtergesellschaft von JSR LifeSciences, USA) und Cambridge Quantum Computing (CQC, UK) gaben den Beginn gemeinsamer Arbeiten zum Einsatz von Quantencomputing bei der Entwicklung von Medikamenten zur Behandlung onkologischer Erkrankungen bekannt. Die Unternehmen planen, eine Strategie für die Anwendung von Quantenmaschinenlernalgorithmen in der Bioinformatik zu entwickeln, wobei sie eine über 15 Jahre gesammelte Datenbank präklinischer und translationaler Forschung in der Onkologie sowie die neuesten Entwicklungen von CQC auf dem Gebiet der Quantenalgorithmen nutzen.
In der ersten Phase der Zusammenarbeit QuantenVon CQC für NISQ-Geräte entwickelte Algorithmen werden zur Analyse der genetischen Datenbank verwendet, um neue Multigen-Krebsbiomarker zu identifizieren.
- Wie Ölförderung und Quantentechnologien "Freunde" sind
ExxonMobil wird gemeinsamQuantenalgorithmen zur Optimierung des Systems des Seecontainertransports wurden entwickelt. Die Seelogistik macht etwa 90% des gesamten Handelsverkehrs aus, und die Schaffung optimaler Lieferketten zur Verkürzung der Gesamtreisezeit und zur Berücksichtigung der Transportprioritäten ist eine komplexe Rechenaufgabe. IBM hat die Anwendbarkeit der Optimierungsalgorithmen mithilfe eines Quantenemulators auf der Qiskit-Plattform getestet und verschiedene Anwendungsfälle für die Quantenoptimierung sowie die technischen Details für die Erstellung von Computerlösungen detailliert beschrieben.
Spezifische Details der Zusammenarbeit von IBM mit bp wurden noch nicht bekannt gegebenoffenbart werden. Es ist nur bekannt, dass die Hauptaufgabe ihrer Wechselwirkung darin besteht, die Effizienz des Energiesystems zu erhöhen, um die Emissionen von Treibhausgasen und giftigen Gasen in die Atmosphäre zu reduzieren. bp gab außerdem seine Entscheidung bekannt, IBM QNetwork als Industriepartner beizutreten.
- Warum Microsoft sich mit dem Beweis von Majoranas Fermion zurückzieht
Der Nachweis von Majorana-Fermionen ist wichtig fürDie Entwicklung eines topologischen Qubits ist ein wichtiges Ziel für Microsoft. Theoretisch wäre diese Art von Qubit viel resistenter gegen Rauschen und Umgebungsverzerrungen und würde die Fehlerkorrekturanforderungen eines fehlertoleranten Quantencomputers reduzieren.
Gründungsartikel von Forschern ausDas niederländische Labor von Microsoft und der Technischen Universität Delft enthielt Daten zu den weltweit ersten experimentellen Beweisen für die Existenz von Majorana-Quasiteilchen. Nach einer wissenschaftlichen Diskussion im April 2019 fügte Nature dem Artikel einen "redaktionellen Ausdruck der Besorgnis" hinzu, und im Mai 2020 leitete der Integritätsausschuss der Technischen Universität Delft eine Untersuchung ein, die noch nicht abgeschlossen ist. Im Februar 2021 veröffentlichten die Autoren einen Vorabdruck eines neuen Artikels über arXiv, in dem sie anerkannten, dass die vorherigen Schlussfolgerungen verfrüht waren, und die Analyse experimenteller Daten, die nicht im ursprünglichen Artikel enthalten waren, widerspricht der Schlussfolgerung über den Nachweis von Majorana-Quasiteilchen.
Forschung und Entwicklung
- Wie man Quantenalgorithmen auf die Computerbiologie anwendet
Wissenschaftler des Russian Quantum Center und von Skoltechidentifizierte mehrere Bereiche, in denen Quantencomputer in der Biologie in naher Zukunft nützlich sein könnten. Zu den praktisch wichtigen Aufgaben gehörte beispielsweise die Untersuchung der Stickstoffase - eines Enzyms, das den Prozess der Fixierung von Luftstickstoff durchführt. Nitrogenase spielt eine wichtige Rolle bei der Anreicherung von Boden- und Gewässern mit gebundenem Stickstoff und wird auch bei der industriellen Herstellung von Ammoniak verwendet. Es erscheint auch realistisch, das Problem der Vorhersage der dreidimensionalen Struktur eines Proteins zu lösen, um die Entwicklung neuer Arzneimittel qualitativ zu beschleunigen, den Transkriptionsfaktor von DNA-bindenden Proteinen zu bestimmen, die eine Schlüsselrolle bei der Gentranskription spielen, sowie Bereitstellung effizienter und kostengünstiger rechnerischer Lösungen für Probleme der Genomassemblierung.
Die ersten signifikanten Ergebnisse aus der AnwendungQuantenalgorithmen in der Bioinformatik werden seit 2-3 Jahren erwartet. Der nächste Schritt danach wird sich auf die Kommerzialisierung von Quantencomputern und die Skalierung ihrer Anwendungen beziehen.
- Welche Quantenüberlegenheit sich bei der Lösung eines praktischen mathematischen Problems bewährt hat
Quantenüberlegenheit war bereitsdemonstriert auf den Problemen der zufälligen String-Erzeugung und der Boson-Probenahme. Aus angewandter Sicht sind diese Aufgaben nicht von Wert - sie zeigen die Fähigkeiten von Quantencomputern und ihre Zukunft insgesamt.
Ein internationales Team von Physikern unter der Leitung vonIordanis Kerenidis von der Universität Paris konnte experimentell zeigen, dass ein Quantencomputer bei der Überprüfung der Lösung des Problems der Erfüllbarkeit boolescher Formeln schneller als ein klassischer ist, und berücksichtigte dabei alle möglichen realen Einschränkungen, die im Experiment auftreten.
Die Prüfung wurde linear durchgeführtoptisches Schema in Polynomzeit, im Gegensatz zur Exponentialzeit, die ein klassischer Taschenrechner benötigen würde. Die Herausforderung bei der Überprüfung der Lösung besteht in einem Schritt in Richtung realer Anwendungen. Physiker schlagen vor, leistungsfähige Quantencomputer zu verwenden, um Probleme zu lösen und die Richtigkeit von Lösungen auf weniger leistungsfähigen Maschinen zu überprüfen.
- Verwendung der Quantenfehlerkorrektur zur Verbesserung der Messgenauigkeit
Die vorhandenen Fehlerkorrekturmethoden sindaktiv, dh sie erfordern eine regelmäßige Überprüfung des Systems auf Fehler und deren sofortige Korrektur. Dies erfordert ausreichende Hardwareressourcen und behindert daher die Skalierung von Quantencomputern. Ein Team an der Universität von Massachusetts in Amherst unter der Leitung von Chen Wang hat eine neue Art der Quantenfehlerkorrektur implementiert, bei der Fehler spontan korrigiert werden.
In dem Experiment für kontinuierliche durchgeführtDie Fehlerkorrektur verwendet kontrollierte dissipative Kommunikationsprozesse mit der Umgebung oder dem Reservoir. Die dissipative Fehlerkorrekturschaltung arbeitet kontinuierlich und erfordert keine Messungen oder Rückkopplungsoperationen. Die resultierende erhöhte Kohärenzzeit führt zu einer signifikant verbesserten Genauigkeit der Quantenmessung. Die neue Methode ist voll kompatibel mit bestehenden Methoden zur Phasenstabilisierung und Fehlerkorrektur.
- Wann wird das Quanten-Internet erscheinen?
Forscher am Andrew Cleland Laboratory(Andrew Cleland) Der Universität von Chicago ist es erstmals gelungen, zwei separate Qubits durch Verbinden mit einem Kabel zu verwickeln. Im Rahmen des Experiments erstellten die Forscher zwei Quantenknoten mit jeweils drei supraleitenden Qubits. Mit einem meterlangen supraleitenden Kabel zum Verbinden der Knoten wählten die Wissenschaftler dann an jedem Knoten ein Qubit aus, banden sie zusammen und sendeten Quantenzustände durch das Kabel. Die Verschränkung wurde an jedem Knoten auf andere Qubits ausgedehnt. So "intensivierten" die Wissenschaftler die Verschränkung der Qubits, bis alle sechs Qubits in zwei Knoten in einem global verschränkten Zustand verbunden waren.
In einem anderen Werk der Physik in DelftDie Technische Universität in den Niederlanden hat drei entfernte Quantengeräte auf der Basis von Diamant-Qubits so vernetzt, dass zwei beliebige Geräte im Netzwerk miteinander verschränkte Qubits sind. Das Netzwerk lieferte Echtzeitkommunikation, die Verteilung von echten mehrteiligen Verschränkungszuständen auf drei Knoten und der Austausch von Verschränkungen über einen Zwischenknoten wurden implementiert.
Schließlich das Team der Purdue Universityimplementierte einen programmierbaren spektrumselektiven optischen Schalter für ein skalierbares Quanteninformationsnetzwerk, der in der Lage ist, verschiedene nach Wellenlänge getrennte Kanäle ohne Photonenverlust unabhängig zu steuern.
- Wie ein Kohlenstoff-Qubit funktioniert und wie es sich bei Raumtemperatur verhält
Australische Firma Archer Materialsentwickelt Quantenchips, die für den Betrieb bei Raumtemperatur ausgelegt sind und auf der ursprünglichen Kohlenstoff-Qubit-Technologie basieren. Archer hat erfolgreich eine direkte Messung des bipolaren Widerstands des Qubit-Materials, das die Hauptkomponente des 12CQ-Chips darstellt, bei Raumtemperatur durchgeführt. Den Entwicklern gelang es, Strom-Spannungs-Kurven in verschiedenen Spannungsbereichen sowohl auf getrennten isolierten Qubits als auch auf zwei Qubits und Qubit-Clustern reproduzierbar aufzuzeichnen. Meistens hielten die Qubits Messungen ohne Beschädigung oder Änderungen der elektronischen Struktur stand.
Die erhaltenen Daten bestätigen die Fähigkeit von Kohlenstoff-Qubits, unter den Bedingungen zu arbeiten, die in funktionellen Halbleiterbauelementen bei Raumtemperatur verwendet werden.
- Wer hat es geschafft, die größte Verarbeitung natürlicher Sprache auf einem Quantencomputer zu implementieren?
Cambridge Quantum Computing (CQC) in neuer Arbeitpräsentiert die Ergebnisse der ersten Experimente zur Verarbeitung natürlicher Sprache auf einem IBM-Quantencomputer für Datensätze mit einer Größe von hundert oder mehr Sätzen. Diese Forschung stellt die bislang größte experimentelle Implementierung von Aufgaben zur Verarbeitung natürlicher Sprache auf einem Quantencomputer dar.
Im Experiment wurden Sätze als dargestelltparametrisierte Quantenschaltungen und die Bedeutung von Wörtern als Quantenzustände, die sich gemäß der grammatikalischen Struktur des Satzes "verwickeln".
Die Arbeit enthält auch eine detaillierte Beschreibung des ProzessesQuantenverarbeitung in natürlicher Sprache, die nach Ansicht der Entwickler der NLP-Community die Verwendung der Codierung in Quantensprachenverarbeitung erleichtern sollte.
Nationale Quantenprogramme
- Welche Technologien werden in Kanada eingeführt?
Das vom Verteidigungsministerium und den kanadischen Streitkräften vorgelegte Dokument identifiziert die vorrangigen Forschungs- und Entwicklungsaufgaben im Interesse des Militärministeriums:
- Gravimetrische Sensoren zur Erkennung von hinter Wänden versteckten Objekten.
- Kompakte elektromagnetische Breitbandsensoren als Ersatz für herkömmliche Antennen.
- Verstohlene Radargeräte.
- Hochpräzise Entfernungsmesser, die Interferenzen und herausfordernde Flugbahnen bewältigen können.
- Ultraschallempfindliche chemische Detektoren.
- Kompakte Trägheitssensoren als Ersatz für das GPS-Navigationssystem.
Das Ministerium plant, das Quantum zu stimulierenInnovation im Land sowie Investitionen in die weltweit führenden quantenwissenschaftlichen und technologischen Entwicklungen und Erleichterung des Transfers von Quantentechnologien vom Labor auf funktionierende Prototypen.
- Wer wird in Deutschland Quantenprozessoren entwickeln?
Bundesministerium für Bildung undDie Forschung wird 14,5 Millionen Euro für die Entwicklung eines Prototyps eines nationalen Quantencomputers auf einer supraleitenden Plattform bereitstellen, der am Walter-Meissner-Institut der Bayerischen Akademie der Wissenschaften installiert wird. An dem Projekt mit dem Codenamen GeQCoS (Deutscher Quantencomputer auf Basis supraleitender Qubits) sind auch die Technische Universität München, das Karlsruher Institut für Technologie, die Universität Erlangen-Nürnberg, das Jüliche Forschungszentrum, das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik und beteiligt der große europäische Halbleiterhersteller Infineon Technologies.
Ein weiterer Zuschuss von 12,4 Millionen Euro wird gewährtDem Quantum Project Consortium zugeteilt, das an der Entwicklung von Quantenprozessoren für bestimmte Anwendungen arbeitet. Zum Konsortium gehören die Startups ParityQC und IQM, Infineon Technologies, das Forschungszentrum Jülich, die Freie Universität Berlin und das Leibniz-Rechenzentrum. Das Projekt wird voraussichtlich vier Jahre dauern und umfasst die Entwicklung eines 54-Qubit-Quantenprozessors.
- Wer ist der Mid-Atlantic Quantum Alliance beigetreten?
Ein Konsortium von wissenschaftlichen und industriellen Organisationen warVon der University of Maryland ursprünglich als regionale Gemeinschaft organisiert, zu der mehrere große Universitäten und Unternehmen gehören, darunter das CCDC Army Research Laboratory, Northrop Grumman, Lockheed Martin, IonQ, Booz Allen Hamilton und AWS. Es wurde später in Mid-Atlantic Quantum Alliance umbenannt, um seine zunehmende Geographie widerzuspiegeln. Neue Mitglieder der Allianz sind IBM, das NIST (National Institute of Standards and Technology), Protiviti, Quantopo, Quaxys, die Bowie State University, die Georgetown University, das Pittsburgh Quantum Institute, die University of Delaware und Virginia Tech. Mittlerweile sind insgesamt 24 große Partner aus Universität, Regierung und Industrie unter den Teilnehmern.
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Zu den Aufgaben des Bündnisses gehören die gemeinsame Entwicklung innovativer Technologien, die Anregung neuer Entdeckungen in der Quantenwissenschaft sowie die Unterstützung von Quanten-Startups und die Schulung von Mitarbeitern.
- Warum Israel 60 Millionen US-Dollar für die Entwicklung eines Quantencomputers bereitstellt
Israels Verteidigungsministerium und das Amt fürInnovationen kündigten einen Wettbewerb zur Schaffung eines Quantencomputers mit 30-40 Qubits an. Mit dem Zuschuss in Höhe von 60 Mio. USD können sowohl israelische Unternehmen als auch Universitäten und internationale Unternehmen aufgenommen werden. Der Gewinner muss vor Jahresende mit der Arbeit beginnen.
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Das neue Projekt ist Teil des nationalenIsraels Quantentechnologie-Initiativen mit einem Gesamtbudget von 380 Millionen US-Dollar. Derzeit gibt es in Israel nur wenige Startups wie Classiq Technologies und Quantum Machines, die Hardware oder Software für Quantencomputer entwickeln.
Zusammenfassen:Der Einfluss nationaler Programme hat zugenommen, das Investitionsvolumen ist gestiegen, die größten kommerziellen Entwickler von Quantentechnologien haben sich mit Industrieunternehmen zusammengetan. Die Vollversion des Digests finden Sie auf der Website des Russian Quantum Center.
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