Pandemiasta huolimatta kehitys kvanttilaskennan alalla ei pysähtynyt: globaalit IT-jättiläiset
Tutkimus ja kehitys
Nopein satunnaislukugeneraattori
Satunnaisluvut ovat avainasemassasalaus ja numeerinen mallinnus. Venäjän kvanttikeskuksen tutkijaryhmä yhdessä Oxfordin yliopiston, Goldsmiths Collegen ja Berliinin vapaan yliopiston kollegoiden kanssa ilmoittaa kehittävänsä erittäin nopean optisen laitteen, joka pystyy tuottamaan taatun satunnaisjakson nopeudella 8,05 Gt / päivä. toiseksi, mikä tekee siitä nopeimman satunnaislukugeneraattorin. Aikaisemmin luotujen tällaisten laitteiden prototyyppien nopeus oli useita kertaluokkia pienempi.
Kehitetty tekniikka voi muodostaa perustankaupallisten laitteiden tuotanto monenlaisilla sovelluksilla. Niinpä Samsung esitteli äskettäin matkapuhelimen, jossa on kvantti-satunnaislukugeneraattori, mikä osoittaa tämän tekniikan kysynnän massamarkkinoilla.
Квантовая сеть на основе дронов
Запутанные фотоны ранее успешно переносились на etäisyys satelliitti- ja maa-asemien välillä on yli tuhat kilometriä, mutta nyt Nanjingin yliopiston tutkijaryhmä on osoittanut, että turvallinen yhteys voidaan muodostaa melko edullisilla laitteilla.
Tässä kokeessa kvanttiverkko olitoteutetaan kahden vapaasti lentävän droneen avulla, jotka ovat ilmassa 400 metrin etäisyydellä toisistaan ja 200 metrin etäisyydellä maanpinnan vastaanottoasemista. Kaiken kaikkiaan drone-lentojen korkeus huomioon ottaen ilman kautta kulkevan kvanttiviestintäkanavan kokonaispituus oli noin kilometri. Maa-asemat fotonien vastaanottamiseksi aseistettiin teleskoopeilla, joissa oli 26 mm: n aukko, ja yksifotonivastaanottimilla.
Tällainen ratkaisu sallii missä tahansa nopeastiottaa käyttöön turvalliset operatiiviset viestintäkanavat. Jatkossa tiimi aikoo kasvattaa verkon kokoa käyttämällä useita droneja, jotka voivat lähettää salattuja viestejä tai dataa kvanttitietokoneelle pitkiä matkoja.
Kvantti teleportointi
Tutkimusryhmä, joka koostuuYhdysvaltojen ja Kanadan yliopistojen ja Panayotis Spenzourisin (Fermin kansallinen kiihdytinlaboratorio) johtamien yritysten edustajat osoittivat, että kiintolevyn kvanttitila siirtyi vakaasti 44 kilometrin etäisyydellä.
Kvanttiteleportaatio on välttämätön monillekvanttitietosovellukset, mukaan lukien niin sanottu kvantti-internet. Fermilabin kokeessa käytettiin perinteisiä yksifotonisia antureita ja kuituoptisia tietoliikenneverkkoja.
Kvanttitilan siirron tarkkuuskoe oli 90%, jota pidetään erittäin suurena arvona. Tulevissa kokeissa tutkijat asettavat uuden ennätyksen teleportointietäisyydestä ja kytkettyjen kiittien lukumäärästä päivittämällä järjestelmää, joka on suunniteltu vuoden 2021 toiselle neljännekselle. Tulevaisuudessa tämä auttaa suorittamaan hajautetun kvanttilaskennan klusterin tapaan, mutta ilman pullonkaulaa verkon kaistanleveyden rajoitusten muodossa.
Hila leikkaus
Kvanttivirheiden korjaamisen olemassa olevat menetelmät ovat monimutkaisia siitä, että niiden toteuttaminen vaatii satoja tai jopa tuhansia toisiinsa kytkettyjä fyysisiä kiibit.
Innsbruckin yliopiston tiimi johdollaProfessori Rainer Blatt kertoi ensin kahden yksittäisen loogisen kubitin luomisesta, jotka suojattiin kvanttiinformaation katoamiselta, saavuttaen niiden kytkennän ja siirtäen loogista tietoa niiden välillä. Tämä saavutettiin ioniloukkuihin perustuvalla kvanttiprosessorilla, joka koostui vain kymmenestä fyysisestä kubitista ja jossa käytettiin niin sanottua hilakirurgiaa. Tämä tekniikka mahdollistaa loogisten kubittien yhdistämisen tai erottamisen suorittamalla tiettyjä loogisia operaatioita niiden taustalla olevien fyysisten kubittien osalle.
Käytetty menetelmä vaatii huomattavasti vähemmänenemmän toimintoja qubit-ketjutuksen luomiseksi kuin perinteiset lähestymistavat, ja tällaisten operaatioiden - kvanttilaskennan perustekijöiden - osoittaminen on tärkeä askel kohti vikasietoisen kvanttilaskennan käytännön toteutusta.
Kvanttiteollisuus
Molekyylivertailut
Lääketeollisuus on erittäin kiinnostunut uusien tekniikoiden syntymisestä lääkkeiden luomiseksi, mukaan lukien kvanttimolekyylimallinnuksen ja seulonnan käyttö.
Saksalainen lääkejätti BoehringerTietokoneavusteisen lääkesuunnittelun ja in silico -mallinnuksen kehityksestään tunnettu Ingelheim on yhdistänyt voimansa Googlen kanssa kvanttilaskennan alalla.
А швейцарская фармацевтическая фирма Roche aloittaa yhteistyön brittiläisen Cambridge Quantum Computingin kanssa, jossa kvanttilaskentamenetelmiä käytetään uusien sairauksien hoitomenetelmien löytämiseen.
Aiemmin ilmoitettiin, että amerikkalainenbiotekniikkayhtiö Biogen on yhteistyössä startup 1Qbit: n kanssa pilottihankkeessa, jonka tavoitteena on nopeuttaa lääkkeiden löytämistä käyttämällä kvanttitietokoneita molekyylivertailuun. Käyttämällä suuren määrän molekyylien kvanttiseulontaa hän aikoo löytää uusia tehokkaita lääkkeitä neurodegeneratiivisiin sairauksiin, kuten multippeliskleroosi, Alzheimerin ja Parkinsonin tauti.
Monivaiheiset virrat
Aker BP (suuri riippumaton öljyn etsintä- ja tuotantoyhtiö Euroopassa – Hi-Tech) ja CQC ovat luoneet kvanttikoneoppimisalgoritmin monivaiheisten virtojen luokitteluun.
Monivaiheiset virtaukset putkikuljetuksessavaativat melko huolellista seurantaa, seurantaa, analysointia ja hallintaa. Algoritmi mahdollistaa polynomisen aikavirta-analyysin, ja se on toteutettu IBM:n kvanttiprosessorilla.
Luokittelija testattu Aker-tiedoillaBP vaatii vain muutaman kbitin, jotta se sovittaa klassisen tukivektorikoneen (SVM) suorituskyvyn epälineaaristen ytimien kanssa. Se on yksi NISQ-aikakauden kvanttikoneoppimisratkaisujen varhaisimmista sovelluksista energia-alalla.
BMW-varaosat
Saksalainen autonvalmistaja on aloittanut kokeilun tuotantokomponenttien hankinta- ja toimitusjärjestelmän optimoimiseksi kvanttitietokoneella.
Yleensä tuotantosyklin sisälläautovalmistajat harkitsevat satoja toimitusvaihtoehtoja useilta toimittajilta, joiden toimitusajat ja osien kustannukset vaihtelevat. Optimaalisen piirin valitseminen on pelottava laskennallinen tehtävä. BMW aikoo suorittaa ensimmäiset laskelmat Honeywell H0 -tietokoneella ja siirtyä myöhemmin tehokkaampaan H1-järjestelmään. Oletetaan, että laskennallinen etu klassisiin tietojenkäsittelyjärjestelmiin nähden saavutetaan puolitoista kahteen vuoteen.
Lokakuussa 2020 toinen suuri autonvalmistaja, Toyota, ilmoitti käynnistävänsä vastaavan projektin logistiikkaverkostonsa optimoimiseksi.
Liuotuskryostaatti
Liukenemiskryostaattien edelläkävijäOxford Instruments NanoScience on ilmoittanut yhteistyöstä Oxford Quantum Circuitsin kanssa, joka hyväksyy ensimmäisenä maailmassa seuraavan sukupolven Proteox Cryofree® -jäähdytysjärjestelmän toimituksen.
Matalat lämpötilat ovat tarpeen havaitsemiseenhienovaraiset kvanttiefektit, joita piilottaa lämpövärähtelymelu, mutta tehokas jäähdytys on edelleen vakava ongelma monissa kvanttijärjestelmien toteutuksissa.
Uusi liukenemiskryostaatti Oxford Instrumentsiltatarjoaa korkean stabiilisuuden lämpötilan säätelylle mK-alueella ja tukee suurta määrää sähköliitäntöjä, mikä helpottaa kvanttiprosessorien integrointia.
Kvanttitietokoneet, joissa on ionilukkoa
Startup IonQ ilmoitti solmivansa kolmivuotisen liittoutuman kanssaQuantum Information Research Support Center (Q Center) on riippumaton organisaatio, joka on perustettu Etelä-Korean Sungkyunkwanin yliopistoon muodostamaan kansallinen tutkimusekosysteemi kvanttitietotieteen alalla.
Yhteistyö luo kvantinIonQ-tietokoneet IonQ: n kanssa Etelä-Korean tutkijoiden ja opiskelijoiden käytettävissä. IonQ pitää Etelä-Korean korkean teknologian markkinoita tärkeinä oman teknologiansa laajentamiseksi.
Etelä-Korean kansallinen kvanttiohjelma käynnistyi vuonna 2019, ja siinä suunnitellaan viiden megabitin kvanttiprosessorin luomista viiden vuoden kuluessa.
Kansalliset kvanttiohjelmat
1,8 miljardia euroa kvanttituotannolle
Ranska ilmoitti päätöksestä virallisestiinvestoi 1,8 miljardia euroa kvanttiteknologiaan. Ranskan presidentin Emmanuel Macronin esittämän suunnitelman mukaan investointi on suunniteltu viideksi vuodeksi. Ranskan hallitus lisää kvanttiteollisuuden rahoitusta nykyisestä 60 miljoonasta eurosta 200 miljoonaan euroon vuodessa. Lisäksi 200 miljoonaa euroa tulee Euroopan unionilta ja 550 miljoonaa euroa yksityiseltä sektorilta.
Näistä varoista:
- noin 780 miljoonaa euroa osoitetaan kvanttitietokoneen luomiseen;
- 250 miljoonaa euroa kvanttiantureille;
- 150 miljoonaa euroa postkvanttiselle salaukselle;
- 320 miljoonaa euroa kvanttiviestintään;
- 300 miljoonaa euroa vastaaviin teknologioihin, kuten kryogeenisiin tekniikoihin.
Tämän investointimäärän myötä Ranskasta tulee yksi johtavista kvanttiteknologiaan sijoittavista maista Yhdysvaltojen, Kiinan, Intian ja Saksan kanssa.
Baijerin kvantti-aloite
Munich Quantum luodaan Saksassalaakso, jonka toimintaan Baijeri osoittaa yhteensä 300 miljoonaa euroa. Kvanttilaaksoon tulee teknologiapuisto, jossa on hyvin varustetut puhdastilat, järjestelmät nano- ja ohutkalvomateriaalien tuotantoon sekä kehitys- ja testauslaboratorioita.
Laakson päätehtävät ovat luominenkvanttitietokoneet, kvanttisimulaattorit uusien materiaalien löytämiseen, kvanttimetrologian tutkimus sähkö- tai magneettikenttien erittäin tarkkoja mittauksia varten ja kvanttisalaaminen.
Huomaa, että Saksassa on jo suurinEU:lla on kansallinen ohjelma kvanttiteknologian kehittämiseksi. Heinäkuussa 2020 liittohallitus ilmoitti jatkavansa 2 miljardin euron budjettia EU:n yleisen kvanttiohjelman lisäksi seuraaville 10 vuodelle.
Modulaarinen lähestymistapa
Kun luot kvanttitietokoneita, niiden avainkomponentit on yleensä suunnitellut ja valmistanut yksi yritys, mikä on melko kallista ja aikaa vievää. Kansallisen kvanttitietokoneen kehityksen nopeuttamiseksi useat alankomaalaiset yritykset Alankomaissa ovat sopineet käyttävänsä modulaarista lähestymistapaa: riippumattomat yritykset keskittyvät kehittämään tiettyjä kvanttitietokoneen osia integroimaan ne yhdeksi järjestelmäksi tulevaisuudessa.
Luotu uuden konsortion IMPAQT jäsenetTätä tarkoitusta varten startupeista on tullut Orange QS - integroitujen kvanttijärjestelmien toimittaja, Qblox - kvanttiohjauspinon toimittaja, Delft Circuits - kvanttilaitteiden kehittäjä kryogeeniseen syöttöön ja ulostuloon sekä Qu&Co - kvanttijärjestelmien kehittäjä. algoritmeja ja ohjelmistoja.
Vuosi 2021 on alkanut globaalille kvantilleyhteisöt ovat mahdollisimman aktiivisia: julkiset investoinnit kehitykseen ovat kasvaneet, sekä teollisten tapausten että kansainvälisen tutkimuksen määrä on kasvanut. Tiivistelmän täysversio löytyy Venäjän kvanttikeskuksen verkkosivustolta.
Katso myös:
Fyysikot ovat luoneet analogin mustasta aukosta ja vahvistaneet Hawkingin teorian. Minne se johtaa?
Abortti ja tiede: mitä tapahtuu synnyttäville lapsille
Ydinrakettimoottoria rakennetaan Mars-lennoille. Kuinka se on vaarallista?