Nonostante la pandemia, gli sviluppi nel campo del quantum computing non si sono fermati: i colossi globali dell'IT
Ricerca e sviluppo
Generatore di numeri casuali più veloce
I numeri casuali sono fondamentalicrittografia e modellazione numerica. Un team di scienziati del Russian Quantum Center, insieme ai colleghi dell'Università di Oxford, del Goldsmiths College e della Libera Università di Berlino, annuncia lo sviluppo di un dispositivo ottico ultraveloce in grado di generare una sequenza casuale garantita a una velocità di 8,05 GB per secondo, rendendolo il generatore di numeri casuali più veloce fino ad oggi. I prototipi di tali dispositivi creati in precedenza avevano una velocità inferiore di diversi ordini di grandezza.
La tecnologia sviluppata può costituire la baseproduzione di dispositivi commerciali con una vasta gamma di applicazioni. Pertanto, Samsung ha recentemente introdotto un telefono cellulare con un generatore di numeri casuali quantistici, che indica la domanda di questa tecnologia nel mercato di massa.
Rete quantistica basata su droni
I fotoni entangled erano stati precedentemente trasferiti con successo ala distanza è di oltre mille chilometri tra il satellite e le stazioni di terra, ma ora un team di scienziati dell'Università di Nanchino ha dimostrato che è possibile stabilire comunicazioni sicure utilizzando apparecchiature abbastanza economiche.
In questo esperimento, la rete quantistica eraimplementato utilizzando due droni in volo libero a una distanza di 400 metri l'uno dall'altro e ad una distanza di 200 metri dalle rispettive stazioni di ricezione a terra. In totale, tenendo conto dell'altezza dei voli dei droni, il canale di comunicazione quantistica attraverso l'aria aveva una lunghezza totale di circa un chilometro. Le stazioni terrestri per la ricezione dei fotoni erano armate con telescopi con apertura di 26 mm e ricevitori a fotone singolo.
Una tale soluzione consentirà ovunque rapidamenteimplementare canali di comunicazione operativa sicuri. In futuro, il team prevede di aumentare le dimensioni della rete utilizzando più droni in grado di trasmettere messaggi o dati crittografati a un computer quantistico su lunghe distanze.
Teletrasporto quantistico
Gruppo di ricerca composto darappresentanti di università e società americane e canadesi sotto la guida di Panayotis Spenzouris (Fermi National Accelerator Laboratory) hanno dimostrato un trasferimento stabile dello stato quantistico di un qubit su una distanza di 44 chilometri.
Il teletrasporto quantistico è necessario per moltiapplicazioni di informazione quantistica, inclusa la cosiddetta Internet quantistica. L'esperimento del Fermilab ha utilizzato sensori convenzionali a fotone singolo e reti di telecomunicazioni in fibra ottica.
La precisione del trasferimento di uno stato quantistico inesperimento era del 90%, che è considerato un valore estremamente alto. In esperimenti futuri, gli scienziati stabiliranno un nuovo record per la distanza di teletrasporto e il numero di qubit accoppiati aggiornando il sistema, previsto per il secondo trimestre del 2021. In futuro, questo aiuterà a eseguire il calcolo quantistico distribuito come il cluster computing, ma senza un collo di bottiglia sotto forma di limitazioni della larghezza di banda della rete.
Chirurgia reticolare
I metodi esistenti di correzione degli errori quantistici sono complicati dal fatto che la loro implementazione richiede centinaia o addirittura migliaia di qubit fisici collegati tra loro.
Il team dell'Università di Innsbruck sotto la guidaIl professor Rainer Blatt ha riferito per primo della creazione di due singoli qubit logici, protetti dalla perdita di informazioni quantistiche, ottenendo il loro accoppiamento e trasferendo informazioni logiche tra di loro. Ciò è stato ottenuto in un processore quantistico basato su trappole ioniche, composto da soli dieci qubit fisici, e utilizzando la cosiddetta chirurgia del reticolo. Questa tecnica consente di combinare o separare i qubit logici eseguendo determinate operazioni logiche su una porzione dei qubit fisici che li sottostanno.
Il metodo utilizzato richiede molto menopiù operazioni per creare la concatenazione di qubit rispetto agli approcci tradizionali e la dimostrazione di tali operazioni - elementi costitutivi fondamentali per il calcolo quantistico - è un passo importante verso l'implementazione pratica del calcolo quantistico a tolleranza di errore.
Industria quantistica
Confronti molecolari
L'industria farmaceutica è estremamente interessata all'emergere di nuove tecnologie per la creazione di farmaci, compreso l'utilizzo di modelli e screening molecolari quantistici.
Il colosso farmaceutico tedesco BoehringerIngelheim, nota per i suoi sviluppi nella progettazione di farmaci assistita da computer e nella modellazione in silico, ha unito le forze con Google nel campo dell'informatica quantistica.
E l'azienda farmaceutica svizzera Rocheinizia la collaborazione con il British Cambridge Quantum Computing, in cui verranno utilizzati metodi di calcolo quantistico per trovare nuovi metodi di trattamento delle malattie.
In precedenza è stato riferito che l'americanoL'azienda biotecnologica Biogen sta collaborando con la startup 1Qbit su un progetto pilota volto ad accelerare la scoperta di farmaci utilizzando computer quantistici per confronti molecolari. Utilizzando lo screening quantistico di un gran numero di molecole, ha in programma di trovare nuovi farmaci efficaci per malattie neurodegenerative come la sclerosi multipla, l'Alzheimer e il Parkinson.
Flussi multifase
Aker BP (una grande società indipendente di esplorazione e produzione petrolifera in Europa - Hi-Tech) e CQC hanno creato un algoritmo di apprendimento automatico quantistico per classificare i flussi multifase.
Flussi multifase nel trasporto tramite condotterichiedono un monitoraggio, un tracciamento, un’analisi e una gestione abbastanza accurati. L'algoritmo consente l'analisi del flusso temporale polinomiale ed è implementato su un processore quantistico IBM.
Classificatore testato su dati AkerBP, richiede solo pochi qubit per abbinare le prestazioni di una classica macchina a vettore di supporto (SVM) con kernel non lineari. È una delle primissime applicazioni delle soluzioni di machine learning quantistico dell'era NISQ nel settore energetico.
Parti per BMW
La casa automobilistica tedesca ha avviato un esperimento per ottimizzare il sistema di approvvigionamento e fornitura di componenti di produzione utilizzando un computer quantistico.
Solitamente all'interno del ciclo produttivole case automobilistiche stanno prendendo in considerazione centinaia di opzioni di fornitura da una varietà di fornitori con tempi di consegna e costi delle parti variabili. La scelta del circuito ottimale è un compito computazionale scoraggiante. BMW prevede di eseguire i primi calcoli sul computer Honeywell H0 e successivamente passare al più potente sistema H1. Si presume che il vantaggio computazionale rispetto ai sistemi informatici classici sarà raggiunto in uno e mezzo o due anni.
Nell’ottobre 2020, un’altra importante casa automobilistica, Toyota, ha annunciato il lancio di un progetto simile per ottimizzare la propria rete logistica.
Criostato di dissoluzione
Pioniere nei criostati di dissoluzione,Oxford Instruments NanoScience ha annunciato una partnership con Oxford Quantum Circuits, che sarà la prima al mondo ad accettare la consegna del sistema di raffreddamento Proteox Cryofree® di prossima generazione.
Le basse temperature sono necessarie per rilevaresottili effetti quantistici nascosti dal rumore delle vibrazioni termiche, ma un raffreddamento efficiente rimane un problema serio in molte implementazioni di sistemi quantistici.
Nuovo criostato di dissoluzione di Oxford Instrumentsfornisce un'elevata stabilità del controllo della temperatura nell'intervallo mK e supporta un gran numero di connessioni elettriche, il che facilita l'integrazione dei processori quantistici.
Computer quantistici con trappole ioniche
La startup IonQ ha annunciato un'alleanza triennale conIl Quantum Information Research Support Center (Q Center) è un'organizzazione indipendente fondata presso l'Università Sungkyunkwan in Corea del Sud per formare un ecosistema di ricerca nazionale nel campo della scienza dell'informazione quantistica.
La collaborazione creerà quantumcomputer con trappole ioniche IonQ disponibili per ricercatori e studenti in Corea del Sud. IonQ considera il mercato high-tech sudcoreano importante per l'espansione della propria tecnologia.
Il programma quantistico nazionale della Corea del Sud è iniziato nel 2019 e prevede la creazione di un processore quantistico a cinque qubit entro cinque anni.
Programmi quantistici nazionali
1,8 miliardi di euro per l'industria quantistica
La Francia ha annunciato ufficialmente la decisioneinvestire 1,8 miliardi di euro nelle tecnologie quantistiche. Secondo il piano presentato dal presidente francese Emmanuel Macron, l’investimento è previsto per cinque anni. Il governo francese aumenterà i finanziamenti per l’industria quantistica dagli attuali 60 milioni di euro a 200 milioni di euro all’anno. Altri 200 milioni di euro arriveranno dall’Unione Europea e 550 milioni di euro dovrebbero arrivare dal settore privato.
Di questi fondi:
- saranno stanziati circa 780 milioni di euro per la realizzazione di un computer quantistico;
- 250 milioni di euro per sensori quantistici;
- 150 milioni di euro per la crittografia post-quantistica;
- 320 milioni di euro per le comunicazioni quantistiche;
- 300 milioni di euro per tecnologie correlate come la criogenia.
Con questo volume di investimenti, la Francia diventerà uno dei paesi leader a investire nelle tecnologie quantistiche, insieme a Stati Uniti, Cina, India e Germania.
Iniziativa quantistica bavarese
Monaco Quantum sarà creato in Germaniavalle, per la cui operazione la Baviera stanzierà un totale di 300 milioni di euro. Nella valle quantistica sorgerà un parco tecnologico con camere bianche ben attrezzate, sistemi per la produzione di materiali nano e a film sottile, nonché laboratori di sviluppo e test.
I compiti principali della valle saranno crearecomputer quantistici, simulatori quantistici per la ricerca di nuovi materiali, ricerca nel campo della metrologia quantistica per misurazioni altamente accurate di campi elettrici o magnetici e crittografia quantistica.
Si noti che la Germania ha già il più grandeL’UE ha un programma nazionale per lo sviluppo delle tecnologie quantistiche. Nel luglio 2020 il governo federale ha annunciato la proroga per i prossimi 10 anni con un budget di 2 miliardi di euro in aggiunta al programma quantistico generale dell’UE.
Approccio modulare
Quando si creano computer quantistici, la loro chiavei componenti sono generalmente progettati e prodotti da una società, il che è piuttosto costoso e richiede tempo. Per accelerare lo sviluppo di un computer quantistico nazionale, diverse startup nei Paesi Bassi hanno accettato di utilizzare un approccio modulare: aziende indipendenti si concentreranno sullo sviluppo di alcuni elementi del computer quantistico per integrarli in un unico sistema in futuro.
Nascono i membri del nuovo consorzio IMPAQTA questo scopo, le startup sono diventate Orange QS - un fornitore di sistemi quantistici integrati, Qblox - un fornitore di stack di controllo quantistico, Delft Circuits - uno sviluppatore di apparecchiature quantistiche per input-output criogenici e Qu&Co - uno sviluppatore di sistemi quantistici algoritmi e software.
Il 2021 è iniziato per il quantum globalele comunità sono quanto più attive possibile: sono aumentati gli investimenti pubblici nello sviluppo, è aumentato il numero di casi industriali e di studi internazionali. La versione completa del digest può essere trovata sul sito web del Russian Quantum Center.
Vedi anche:
I fisici hanno creato un analogo di un buco nero e hanno confermato la teoria di Hawking. Dove porta?
Aborto e scienza: cosa succederà ai bambini che partoriranno
È in costruzione un motore a razzo nucleare per i voli su Marte. Come è pericoloso?