Tutkimus ja kehitys
Australialaiset tutkijat ovat kehittäneet erittäin nopean reiän pyörityksen
Yksi spin-quitien kehittämisen haasteistaon niiden johdonmukaisuuden menetys työn nopeuden kasvun kanssa. Australialaisten tutkijoiden (FLEET, CQC2T) yhteistyössä kollegoiden kanssa British Columbian yliopistosta (Kanada) uusi tutkimus osoittaa, että nopeuden ja koherenssin välinen kompromissi voidaan saavuttaa käyttämällä reikiä sikiönä käyttäytyen kuin positiivisesti varautuneet elektronit. Reikäkibitit, toisin kuin elektroniset, altistuvat paljon vähemmän ei-toivotuille vaihteleville sähkökentille, joita esiintyy missä tahansa materiaalissa. Lisäksi "kultainen keskitie", jossa reiän qubit on vähiten herkkä tällaiselle melulle, on myös kohta, jossa sitä voidaan työskennellä nopeimmin. Tämä lähestymistapa avaa mahdollisuuden skaalata kybitit minikvanttitietokoneelle bittien "matriisin" perusteella.
Stuttgartin tutkijat kyseenalaistivat kvantti-spin-nesteiden olemassaolon
Linkousneste on hyvin harvinainen magneettiaineen tila, jossa, toisin kuin useimmat materiaalit, pyörii ei ole järjestetty edes ultramatalissa lämpötiloissa, vaan ne muodostavat kollektiiviset takertuneet tilat. Tästä syystä pyörimisnesteitä pidetään lupaavana väliaineena topologisen (virheettömän) kvanttitietokoneen luomisessa.
Tähän asti linkousnesteiden olemassaolo on ollutvain epäsuorilla mittauksilla ja tietyillä teoreettisilla oletuksilla. Stuttgartin yliopiston tutkijat käyttivät laajakaistaisen spinresonanssispektroskopian tekniikkaa ensimmäistä kertaa tutkiakseen tilausprosessia linkousnesteessä ja havaitsivat, että lämpötilan laskiessa tapahtuu odottamaton alueellisesti erotettujen spinparien muodostumisprosessi, joka todennäköisesti kumoaa näkemykset tämän eksoottisen aineen perusominaisuuksista.
Kissan qubitit tekivät kvanttitietokoneesta vikasietoisemman
Fernandon johtama Amazon-tieteilijöiden ryhmäBrandao on kehittänyt uuden suunnittelun kvanttitietokoneelle, joka kestää virheitä. He käyttivät niin kutsuttuja kissakubitteja tai kubitteja koherenttien tilojen superpositiossa vastakkaisten vaiheiden kanssa. Ajatuksena on, että kun tällainen kubitti on vakiintunut, bitinvaihtovirheet tulevat erittäin harvinaisiksi ja vaiheen vaihtovirheet yleistyvät. Ja suojautuaksesi vaiheenvaihtovirheiltä voit käyttää aktiivista virheenkorjausta.
Tutkijat suorittivat täydelliset simulaatiotmelu, mukaan lukien perusteellinen tutkimus harvoista bittikäännöksistä. Kirjassa ehdotetun arkkitehtuurin ja aktiivisen virheenkorjauksen avulla saavutetaan looginen virhe 2,7 × 10-8 käyttämällä vain yhdeksää datakoodin kvittiä - parannus yli viidellä suuruusluokalla verrattuna täysin suojaamattomiin kiibitiin.
Uuden virheenkorjauskoodin avulla voit työskennellä meluisissa ympäristöissä
Monien virhekorjauskoodien joukossa onns. pintakoodit. Niiden edustamiseksi käytetään kaksiulotteista ristikkoa, jonka reunoilla quitit sijaitsevat. Jotkut heistä ovat mukana laskelmissa, ja toinen osa auttaa tunnistamaan ja korjaamaan virheitä. Esimerkiksi Google käyttää pintakoodeja suprajohtavissa laitteissaan.
Tutkijat Sydneyn yliopistostaBenjamin Brownin johto onnistui kehittämään koodin, joka oli kaksinkertainen nykyisiin koodeihin. Kirjoittajat testasivat sitä pienissä järjestelmissä ja osoittivat, että uusi koodi vaatii vähemmän fyysisiä kiittejä virheiden korjaamiseksi ja ylittää joissakin tapauksissa teoreettisen arvion. Uudet koodit ovat melujensa takia lupaavia sovelluksille suurissa järjestelmissä, joissa ne vaativat huomattavasti vähemmän lisäkiibittejä.
Kansalliset kvanttiohjelmat
Kotimaisten pilvialustojen käynnistäminen kvanttitietokoneiden käyttöä varten
Russian Quantum Center on avannut pilvipalvelunkvanttilaskenta-emulaattoriin SimCIM, joka käyttää klassisia algoritmeja, jotka simuloivat kvanttijärjestelmien käyttäytymistä. Pilvialusta on hyödyllinen diskreettien optimointiongelmien ratkaisemiseen sekä kvanttilaskenta-arkkitehtuurien käyttöönoton taloudellisten vaikutusten analysointiin.
Jatkossa alusta tarjoaa pääsynuusimmat kvanttitietokoneet, jotka on luotu osana Roadmap for Quantum Computing -ohjelman toteutusta, sekä kolmansien osapuolien kansainvälisten yritysten kvanttitietokoneet. Eri toimialojen asiakasyritysten avuksi on luotu joukko valmiita sovelluksia taloudelliseen optimointiin, kvanttikemiaan, bioinformatiikkaan, logistiikkaan jne. sekä joukko työkaluja algoritmien vertailevaan analysointiin.
Toisen alustan fyysinen perusta,Moskovan valtionyliopiston kvanttiteknologioiden keskuksessa kehitettyjä järjestelmiä on kaksi: kvanttiprosessori, joka perustuu neutraaleihin atomeihin optisissa loukkuissa ja lineaarisesti optinen kvanttitietokone. Tällä hetkellä käyttäjien käytettävissä ovat kvanttiprosessorien klassiset simulaattorit, lähitulevaisuudessa on mahdollista saada pääsy todelliseen optiseen siruun. Alustan avulla voit toteuttaa ja testata melkein mitä tahansa kvantti- ja hybridikvantti-klassista algoritmia.
Kanadan instituutti julkaisi raportin 46 maan kansallisista kvanttistrategioista
57-sivuinen raportti sisältää analyysin olemassa olevistakvanttialoitteiden maailmassa. Kansallisten ohjelmien kehitystason mukaan maat on jaettu neljään kategoriaan: 17 maata, joilla on koordinoitu kvanttistrategia (mukaan lukien Venäjä, USA, Kiina, Saksa, Ranska), kolme maata, joilla on kehittyvä kvanttistrategia (Kanada), 12 maata ilman virallisesti hyväksyttyä strategiaa, mutta merkittävällä osuudella hallitusten aloitteita kvanttialalla (Australia, Tanska, Suomi) ja 14 kansainvälisiin ohjelmiin osallistuvaa maata (Baltian maat, Turkki, Puola).
Eri valtion tukitoimenpiteistä:tutkimuskeskusten ja T&K-keskittymien perustaminen, valtionapukilpailut, suorat sijoitukset kvanttiprojekteihin ja riskirahoitus. Raportin tekijöiden mukaan suurin osa näistä toimenpiteistä on toteutettu Venäjällä, lukuun ottamatta kvanttitieteen ja -teknologian alan erityisapurahakilpailujen järjestämistä.
Quantum Computingin parhaat yliopistot nimetty
The Quantum Daily -portaalin asiantuntijat nimesivät maailman 12 parasta tutkimusyliopistoa, jotka ovat menestyneet kvanttilaskentajärjestelmien kehittämisessä.
Niistä viisi amerikkalaista yliopistoa jainstituutit (Harvard, MIT, Marylandin, Berkeleyn ja Chicagon yliopistot) ja yksi Kiinasta (tiede- ja teknologiayliopisto), Kanadasta (Waterloo), Singaporesta (Nanyangin teknillinen yliopisto), Australiasta (Sydney), Saksasta (Ludwig ja Maximilian vuonna München)) ja Itävallassa (Innsbruck).
Kanadan hallitus investoi 288 miljoonaa dollaria kvanttitutkimukseen seitsemän vuoden aikana
Kanada on yksi maailman johtavista maassakvanttitutkimus ja -kehitys, joka sijoittuu ensimmäiseksi G7-maiden joukossa tämän alueen asukaskohtaisten menojen suhteen. Toisin kuin muissa maissa, Kanadalla ei kuitenkaan ole virallisesti hyväksyttyä kvanttiohjelmaa.
Osana toimenpiteitä talouden palauttamiseksi vuoden 2001 jälkeenCOVID-19-pandemian jälkeen hallitus on laatinut budjettiehdotuksen vuodeksi 2021, nimeltään "työpaikkojen elvytys-, kasvu- ja sietokykysuunnitelma". Erityisesti on tarkoitus osoittaa 288 miljoonaa dollaria kansallisen kvanttistrategian kehittämiseen ja rahoittamiseen. Ohjelma olettaa perustutkimuksen ja soveltavan tutkimuksen koordinoidun kehittämisen ja maan johtajuuden vahvistamisen tässä läpimurtosuunnassa.
Yhdysvaltain hallitus julkisti uusia rahoitusohjelmia kvanttitutkimukselle
Energiaministeriö varaa 25 miljoonaa dollaria kvantti-Internetin kehittämiseen liittyvään perustavanlaatuiseen työhön, johon kuuluu ensimmäisen alueellisen mittakaavan testialustan luominen.
USA tukee myös kahta uutta ohjelmaaArmeijan tutkimustoimisto: Ensimmäiseen liittyy perustavanlaatuisten uusien menetelmien kehittäminen kiittien suunnittelua, valmistusta ja hallintaa varten niiden vakauden parantamiseksi verrattuna moderneihin laitteisiin. Toinen ohjelma on suunnattu lahjakkaiden jatko-opiskelijoiden ja tutkijoiden kohdennetulle tuelle Yhdysvaltain kansalaisista kvanttitietojen käsittelyn ja kvanttitunnistuksen alalla.
Australian puolustusministeriö valitsee NEC- ja D-Wave-puolustuslogistiikkahaasteet
Kilpailun tuloksena yhteistyöNEC Corporationin Australian edustusto - NEC Australia - ja D-Wave Systems Inc. (Kanada) valittiin toteuttajaksi projektille, joka koski hybridikvanttilaskennan käyttöä logistiikan "viimeisen mailin" ongelman ratkaisemisessa. Kehitetty tekniikka on suunniteltu optimoimaan autonomisten ajoneuvojen käyttö eri yksiköiden toimittamiseen keskitetystä syöttökannasta.
NEC ja D-Wave tekivät marraskuussa 2019 kumppanuussopimuksen kvanttisovellusten kehittämiseksi yhdessä. Tämä on ensimmäinen tällainen vuorovaikutus yritysten kanssa asiakkaiden kanssa Japanin ulkopuolella.
Suomeen on perustettu uusi instituutti koordinoimaan kvanttiteknologian alan työtä
Aalto-yliopisto, Helsingin yliopisto ja keskusTekninen tutkimus Suomi VTT allekirjoitti kvanttitieteen ja -tekniikan yhteistyösopimuksen perustetun Suomen Quantum Institute InstituteQ: n suojeluksessa. Yhdistämällä voimansa osapuolet pyrkivät pitämään Suomen eturintamassa yhä kilpailukykyisemmällä globaalilla teknologia-alalla.
Tällä hetkellä VTT yhdessä suomalaisen kanssastartup IQM työskentelee ensimmäisen kvanttitietokoneen luomisessa Suomessa. Tämä projekti toimii alustana jatkotutkimukselle, innovaatioille ja kaupalliselle toiminnalle kvanttiteknologian alalla.
Kvanttiteollisuus
PsiQuantum ja GlobalFoundries aloittavat fotoniprosessorikomponenttien massatuotannon
Kalifornian startup PsiQuantum onjohtava houkuteltujen sijoitusten joukossa kaikkien kvanttiyritysten joukossa (508,5 miljoonaa dollaria). Sen tavoitteena on kehittää maailman ensimmäinen miljoonan kbitin fotoninen kvanttiprosessori Q1.
Yhdessä GlobalFoundriesin kanssa, joka käsitteleeSopimalla puolijohdetuotteiden valmistuksella PsiQuantum osoitti kyvyn valmistaa ja integroida vakiolaitteisiin fotoniprosessorin pääkomponentit, mukaan lukien optiset piirit, yksittäiset fotonilähteet ja ilmaisimet. Fotoniprosessorien massatuotantoon tarvittavat erikoislaitteet on jo asennettu kahteen GlobalFoundriesin tehtaaseen New Yorkiin (piifotoniikka) ja Dresdeniin (elektroniset komponentit), ja ne tulevat pian sarjatuotantoon.
NTT ja Tokion teknillinen instituutti tutkivat konesovelluksia lääketieteessä
Koherentti Ising-kone käyttää kvanttiavaikutuksia vuorovaikutteisten pyöriin järjestelmässä, mutta ei ole täysin kvanttitietokone. Sen päätarkoitus on ratkaista kombinatoriset optimointiongelmat. NTT Research ja Tokyo Institute of Technology käyttävät Ising-konetta uusien lääkkeiden luomiseen. Laskennallisena tehtävänä on löytää optimaalinen vastine huumeiden molekyylien ja kohdeproteiinien yhdistelmien suuren määrän välillä.
Toinen käyttöalue on ns. Pakattukoetus - antaa sinun käsitellä valtavia aineistoja suurella nopeudella ja hävittää nopeasti fragmentit, jotka eivät sisällä hyödyllistä tietoa. Tätä lähestymistapaa voidaan käyttää magneettikuvaus- ja tietokonetomografiakuvien analysointiin.
Quantum Brilliance ja Quantum South kehittävät ratkaisuja logistiikan optimoimiseksi
Australialainen startup Quantum Brilliancekehittää timanttityhjiöihin perustuvan kvanttialustan, joka kykenee toimimaan huoneen lämpötilassa. Yhteistyö Quantum Southin (Uruguay) kanssa alkoi vuonna 2018, ja sen tarkoituksena oli alun perin kehittää logistiikkaratkaisuja prosessorin ohjelmistoemulaattorin avulla. Yrityksistä tuli Airbus Quantum Computing Challengen finalisteja.
Yritykset asentavat nyt kahden qubitinkvanttitietokone Pawseyn superlaskentakeskuksessa Perthissä, Australiassa, integroidakseen klassisen supertietokoneen ja ratkaistakseen logistisia ongelmia hybridiympäristössä. On odotettavissa, että prosessorin koon kasvaessa ja ohjelmistojen kehittyessä laskentajärjestelmä ylittää merkittävästi laskentatehon klassiset laitteet.
Q-CTRL tutkii liikenteen optimointia Australiassa
Australian liikenneministeriöNew South Wales on ilmoittanut yhteistyöstä Q-CTRL:n kanssa kvanttitietokoneen käyttämiseksi monimutkaisen kuljetusverkon hallintaan. Q-CTRL ratkaisee myös yhden Australian suurimman kaupungin Sydneyn kiireellisistä ongelmista - julkisen liikenteen aikataulujen päivittämisen joukkotapahtumien aikana. Mahdollisuus sovittaa aikatauluja reaaliajassa voi parantaa merkittävästi kaupungin liikenneverkoston tehokkuutta ja vähentää ruuhka-ongelmia.
Ensimmäinen IBM Q System One asennettuna Euroopassa
IBM:n ensimmäinen kvanttitietokone Yhdysvaltojen ulkopuolellaasennettiin osana yhteisprojektia Fraunhofer-Gesellschaftin kanssa. Kone asennetaan IBM:n laitokseen Eningeniin lähellä Stuttgartia Fraunhofer Societyn ja sen kumppaneiden yksinomaiseen käyttöön osana Baden-Württembergin Quantum Computing -osaamiskeskuksen toimintaa.
IBM Q System One -ohjelmaa käytetään vuonnaSaksan lainsäädännön mukaisesti, mikä on tärkeä etu käyttäjille tietosuojan ja henkisen omaisuuden turvallisuuden kannalta. Toisen IBM: n kvanttitietokoneen asennus Yhdysvaltojen ulkopuolelle on suunniteltu tänä vuonna Tokion yliopistossa.
Kvanttianturi, joka kykenee seuraamaan koko radiotaajuusaluetta, on luotu
Rydbergin atomeihin perustuvat kvanttianturitvasta äskettäin niitä on alettu käyttää sähkömagneettisen säteilyn ilmaisimina. Ensimmäistä kertaa Yhdysvaltain armeija alkoi kehittää niitä tavoitteenaan seurata radiotaajuustilaa yhdellä laajakaistatunnistimella kaikille radioaaltokaistoille.
Uudessa työssä Yhdysvaltain armeijan sotilastutkijatTutkimuslaboratorio osoitti kompaktin (1 cm) anturin korkean herkkyyden alueella 1 kHz - 1 THz ja vertasi sitä myös vaihtoehtoisiin sähköoptisiin kiteisiin ja dipoliantenneihin perustuviin laajakaistavastaanottimiin.
Quantum lidar auttaa havaitsemaan metaanivuodot öljyn ja maakaasun tuotannon aikana
QLM Technology (UK) kehitettyerittäin herkkä ilmakehän lidar, jossa on kvantti-yksifotoni-ilmaisin, joka pystyy visualisoimaan ja kvantifioimaan öljyn ja maakaasun tuotannosta ja käytöstä aiheutuvat metaanivuodot.
Hanketta tukee BP, NationalGrid, AMETEK Land ja Ison-Britannian hallitus sekä lidar olivat ensimmäisiä kaupallisia tuotteita Yhdistyneen kuningaskunnan kansallisen kvanttiteknologiaohjelman puitteissa. Lidarin ensimmäinen versio on saatavana kaupalliseen testaukseen tänä vuonna, ja miehittämättömiin lentokoneisiin asennettujen kameroiden testit alkavat vuonna 2022.
Lue lisää:
Sumuja, komeettoja ja tähtien taimitarhoja: vuoden paras astrofotografia
Spy-satelliittien tiedot auttoivat selvittämään Aasian jäätiköiden sulamisen syyn
Koronavirus luolassa: kaikki kiinalaisista kaivostyöläisistä, jotka kärsivät outosta keuhkokuumeesta vuonna 2012