Ricerca e sviluppo
Ricercatori australiani hanno sviluppato lo spin del foro ultraveloce
Una delle sfide nello sviluppo di qubit di spinè la perdita della loro coerenza con un aumento della velocità di lavoro. Un nuovo studio di scienziati australiani (FLEET, CQC2T) in collaborazione con i colleghi dell'Università della British Columbia (Canada) indica che è possibile ottenere un compromesso tra velocità e coerenza utilizzando i fori come qubit, comportandosi come elettroni carichi positivamente. I qubit foro, a differenza di quelli elettronici, sono molto meno esposti a campi elettrici fluttuanti indesiderati che esistono in qualsiasi materiale. Inoltre, la "media aurea", in cui il qubit del foro è meno sensibile a tale rumore, è anche il punto in cui può essere lavorato con il più veloce. Questo approccio apre la possibilità di scalare potenzialmente i qubit a un computer mini-quantistico basato su un "array" di bit.
Scienziati di Stoccarda hanno messo in dubbio l'esistenza di fluidi con spin quantistico
Il fluido di spin è un magnetico molto rarouno stato della materia in cui, a differenza della maggior parte dei materiali, gli spin non sono ordinati nemmeno a temperature ultrabasse, ma formano stati entangled collettivi. Per questo motivo, gli spin liquid sono considerati un mezzo promettente per la creazione di un computer quantistico topologico (a prova di errore).
Fino ad ora, l'esistenza di fluidi di spin è stataconfermato solo da misurazioni indirette e da alcune ipotesi teoriche. Scienziati dell'Università di Stoccarda hanno utilizzato per la prima volta la tecnica della spettroscopia di risonanza di spin a banda larga per studiare il processo di ordinamento in un liquido di spin e hanno scoperto che quando la temperatura diminuisce, si verifica un processo inaspettato di formazione di coppie di spin spazialmente separate, che probabilmente confuta le opinioni sulle proprietà fondamentali di questa forma esotica della materia.
I qubit felini hanno reso un computer quantistico più tollerante ai guasti
Un gruppo di scienziati amazzonici guidati da FernandoBrandao ha sviluppato un nuovo progetto per un computer quantistico tollerante agli errori. Hanno usato i cosiddetti cat qubit, o qubit in una sovrapposizione di stati coerenti con fasi opposte. L'idea è che una volta stabilizzato un qubit di questo tipo, gli errori di capovolgimento di bit diventano estremamente rari e gli errori di capovolgimento di fase diventano più comuni. E per proteggersi dagli errori di inversione di fase, è possibile utilizzare la correzione attiva degli errori.
I ricercatori hanno eseguito simulazioni completerumore, compreso uno studio approfondito dei rari processi di capovolgimento dei bit. Utilizzando l'architettura proposta nel documento e la correzione degli errori attiva si ottiene un errore logico di 2,7 × 10-8 utilizzando solo nove qubit del codice dati, un miglioramento di oltre cinque ordini di grandezza rispetto ai qubit completamente non protetti.
Il nuovo codice di correzione degli errori consente di lavorare in ambienti ad alto rumore
Tra i tanti codici di correzione degli errori, ci sonocosiddetti codici di superficie. Per rappresentarli viene utilizzato un reticolo bidimensionale, sui cui bordi si trovano i qubit. Alcuni di loro sono coinvolti nei calcoli e l'altra parte aiuta a identificare e correggere gli errori. I codici di superficie vengono utilizzati, ad esempio, da Google nei suoi dispositivi superconduttori.
Ricercatori dell'Università di Sydney sottoLa leadership di Benjamin Brown è riuscita a sviluppare un codice due volte più efficiente di quelli esistenti. Gli autori lo hanno testato su piccoli sistemi e hanno dimostrato che il nuovo codice richiede meno qubit fisici aggiuntivi per correggere gli errori e in alcuni casi supera la stima teorica. Grazie alla loro robustezza al rumore, i nuovi codici sono promettenti per applicazioni in sistemi di grandi dimensioni, dove richiederanno un numero significativamente inferiore di qubit aggiuntivi.
Programmi quantistici nazionali
Lancio di piattaforme cloud domestiche per l'accesso ai computer quantistici
Il Russian Quantum Center ha aperto l'accesso al cloudall'emulatore di calcolo quantistico SimCIM, che utilizza algoritmi classici che simulano il comportamento dei sistemi quantistici. La piattaforma cloud sarà utile per risolvere problemi di ottimizzazione discreta, nonché per analizzare l'effetto economico dell'introduzione di architetture di calcolo quantistico.
In futuro, la piattaforma fornirà l'accesso agli ultimi computer quantistici creati nell'ambito dell'implementazione della Roadmap for Quantum Computing, nonché computer quantistici di società internazionali terze. Per comodità delle aziende clienti di vari settori, è stata creata una serie di applicazioni già pronte per l'ottimizzazione finanziaria, la chimica quantistica, la bioinformatica, la logistica, ecc., nonché una serie di strumenti per l'analisi comparativa degli algoritmi.
La base fisica per la seconda piattaforma,sviluppato presso il Centro per le tecnologie quantistiche dell'Università statale di Mosca, ci sono due sistemi: un processore quantistico basato su atomi neutri in trappole ottiche e un computer quantistico ottico lineare. Al momento, sono disponibili per gli utenti simulatori classici di processori quantistici, nel prossimo futuro sarà possibile accedere a un vero chip ottico. La piattaforma consente di implementare e testare quasi tutti gli algoritmi quantistici e ibridi quantistici classici.
Il Canadian Institute ha pubblicato un rapporto sulle strategie quantistiche nazionali di 46 paesi
Il rapporto di 57 pagine contiene un'analisi dell'esistentenel mondo delle iniziative quantistiche. In base al livello di sviluppo dei programmi nazionali, i paesi sono divisi in quattro categorie: 17 paesi con una strategia quantistica coordinata (tra cui Russia, Stati Uniti, Cina, Germania, Francia), tre paesi con una strategia quantistica in via di sviluppo (Canada), 12 paesi senza una strategia formalmente adottata, ma con una quota significativa di iniziative governative in campo quantistico (Australia, Danimarca, Finlandia) e 14 paesi che partecipano a programmi internazionali (paesi baltici, Turchia, Polonia).
Tra le varie misure di sostegno del governo:creazione di centri di ricerca e hub di ricerca e sviluppo, concorsi per finanziamenti pubblici, investimenti diretti in progetti quantistici e finanziamenti di venture capital. Secondo gli autori del rapporto, la maggior parte di queste misure sono state attuate in Russia, ad eccezione dell’organizzazione di concorsi per sovvenzioni specializzate nel campo della scienza e della tecnologia quantistica.
Le migliori università di informatica quantistica nominate
Gli esperti del portale The Quantum Daily hanno nominato le 12 migliori università di ricerca al mondo che hanno raggiunto il successo nello sviluppo di sistemi di calcolo quantistico.
Tra questi, cinque università americane eistituti (Harvard, MIT, Università del Maryland, Berkeley e Chicago) e un'università ciascuno dalla Cina (Università di Scienza e Tecnologia), Canada (Waterloo), Singapore (Nanyang Technological University), Australia (Sydney), Germania (Ludwig e Maximilian a Monaco di Baviera) e Austria (Innsbruck).
Il governo canadese investe $ 288 milioni nella ricerca quantistica in sette anni
Il Canada è uno dei leader mondiali inil campo della ricerca e sviluppo quantistico, al primo posto tra i paesi del G7 in termini di spesa pro capite in questo settore. Tuttavia, a differenza di altri paesi, il Canada non ha un programma quantistico formalmente accettato.
Nell'ambito delle misure per ripristinare l'economia dopodella pandemia di COVID-19, il governo ha formulato una proposta di bilancio per il 2021 dal titolo "Piano per la ripresa, la crescita e la resilienza dell'occupazione". In particolare, è previsto lo stanziamento di 288 milioni di dollari per lo sviluppo e il finanziamento della strategia quantistica nazionale. Il programma prevede lo sviluppo coordinato della ricerca fondamentale e applicata e il rafforzamento della leadership del Paese in questa direzione rivoluzionaria.
Il governo americano annuncia nuovi programmi di finanziamento per la ricerca quantistica
Il Dipartimento dell’Energia sta stanziando 25 milioni di dollari per un lavoro fondamentale sullo sviluppo dell’Internet quantistica, che prevede la creazione del primo banco di prova su scala regionale.
Inoltre, due nuovi programmi sono supportati dagli Stati Uniti.Ufficio di ricerca dell'esercito: il primo prevede lo sviluppo di metodi fondamentalmente nuovi di progettazione, produzione e controllo dei qubit per migliorarne la stabilità rispetto ai dispositivi moderni. Il secondo programma è finalizzato al supporto mirato di studenti laureati e ricercatori di talento tra i cittadini statunitensi nel campo dell'elaborazione delle informazioni quantistiche e del rilevamento quantistico.
Il Dipartimento della Difesa australiano sceglie NEC e D-Wave per le sfide logistiche della difesa
Come risultato della competizione, della collaborazioneUfficio di rappresentanza australiano di NEC Corporation - NEC Australia - e D-Wave Systems Inc. (Canada) è stato selezionato come esecutore del progetto sull'uso del calcolo quantistico ibrido per risolvere il problema dell'“ultimo miglio” nella logistica. La tecnologia sviluppata è progettata per ottimizzare l’uso di veicoli autonomi per rifornire varie unità da una base di rifornimento centrale.
NEC e D-Wave hanno stipulato un accordo di partnership nel novembre 2019 per sviluppare congiuntamente applicazioni quantistiche. Questa è la prima interazione di questo tipo per le aziende con clienti al di fuori del Giappone.
In Finlandia è stato creato un nuovo istituto per coordinare il lavoro nel campo delle tecnologie quantistiche
Università Aalto, Università di Helsinki e CentroTechnical Research Finland VTT ha firmato un accordo di cooperazione nel campo della scienza e della tecnologia quantistica sotto gli auspici dell'istituto finlandese Quantum InstituteQ. Unendo le forze, le parti si sforzano di mantenere la Finlandia in prima linea in un settore tecnologico globale sempre più competitivo.
Attualmente VTT insieme al finlandeseLa startup IQM sta lavorando alla creazione del primo computer quantistico in Finlandia. Questo progetto servirà come piattaforma iniziale per ulteriori attività di ricerca, innovazione e commerciali nel campo delle tecnologie quantistiche.
Industria quantistica
PsiQuantum e GlobalFoundries iniziano la produzione di massa di componenti del processore fotonico
La startup californiana PsiQuantum èil leader negli investimenti attratti tra tutte le aziende quantistiche ($ 508,5 milioni). Il suo obiettivo è sviluppare il primo processore quantistico fotonico Q1 da un milione di qubit al mondo.
Insieme a GlobalFoundries, che si occupa diCon la produzione a contratto di prodotti a semiconduttore, PsiQuantum ha dimostrato la capacità di produrre e integrare, su apparecchiature standard, i componenti principali di un processore fotonico, inclusi un circuito ottico, sorgenti di fotoni singoli e rilevatori. L'attrezzatura speciale necessaria per la produzione di massa di processori fotonici è già stata installata in due stabilimenti GLOBALFOUNDRIES a New York (fotonica di silicio) e Dresda (componenti elettronici) e presto sarà prodotta in serie.
NTT e Tokyo Institute of Technology studiano Ising Machine Applications in Medicine
La macchina coerente di Ising utilizza il quantumeffetti in un sistema di spin interagenti, ma non è completamente un computer quantistico. Il suo scopo principale è risolvere problemi di ottimizzazione combinatoria. NTT Research e il Tokyo Institute of Technology stanno utilizzando Ising Machine per creare nuovi farmaci. Il compito computazionale è trovare la corrispondenza ottimale tra un numero colossale di combinazioni di molecole di farmaci e proteine bersaglio.
Il secondo ambito di applicazione è il cosiddetto compressosondaggio: ti consentirà di elaborare enormi set di dati ad alta velocità, scartando rapidamente frammenti che non contengono informazioni utili. Questo approccio può essere utilizzato per analizzare la risonanza magnetica e le immagini di tomografia computerizzata.
Quantum Brilliance e Quantum South svilupperanno soluzioni per ottimizzare la logistica
La startup australiana Quantum Brilliancesviluppa una piattaforma quantistica basata sulle vacanze di azoto nel diamante, in grado di funzionare a temperatura ambiente. La collaborazione con Quantum South (Uruguay) è iniziata nel 2018 ed era inizialmente finalizzata allo sviluppo di soluzioni logistiche utilizzando un emulatore software del processore. Le aziende sono diventate finaliste dell'Airbus Quantum Computing Challenge.
Le aziende stanno ora installando due qubitcomputer quantistico presso il centro di supercalcolo Pawsey a Perth, in Australia, per integrarsi con un supercomputer classico e risolvere problemi logistici in un ambiente ibrido. Si prevede che con l'aumento delle dimensioni del processore e lo sviluppo del software, il sistema informatico supererà significativamente i dispositivi classici in termini di potenza di calcolo.
Q-CTRL esplora l'ottimizzazione del traffico in Australia
Dipartimento dei trasporti australianoIl Nuovo Galles del Sud ha annunciato una collaborazione con Q-CTRL per utilizzare un computer quantistico per gestire una complessa rete di trasporti. Q-CTRL affronterà anche una delle questioni urgenti per la più grande città australiana di Sydney: l'aggiornamento degli orari dei trasporti pubblici durante gli eventi pubblici di massa. La capacità di modificare gli orari in tempo reale può migliorare significativamente l'efficienza della rete di trasporti di una città e ridurre i problemi di congestione.
Primo IBM Q System One installato in Europa
Il primo computer quantistico di IBM fuori dagli Stati Unitiè stato installato come parte di un progetto comune con la Fraunhofer-Gesellschaft. La macchina è installata presso lo stabilimento IBM di Eningen, vicino a Stoccarda, ad uso esclusivo della Fraunhofer Society e dei suoi partner nell'ambito delle attività del Centro di competenza per l'informatica quantistica del Baden-Württemberg.
IBM Q System One verrà utilizzato inin conformità con la legge tedesca, che rappresenta un vantaggio importante per gli utenti in termini di protezione dei dati e sicurezza della proprietà intellettuale. L'installazione del secondo computer quantistico IBM al di fuori degli Stati Uniti è prevista per quest'anno presso l'Università di Tokyo.
È stato creato un sensore quantistico in grado di monitorare l'intera gamma di radiofrequenze
Sensori quantistici basati su atomi di Rydbergsolo molto recentemente hanno iniziato ad essere utilizzati come rivelatori di radiazioni elettromagnetiche. Per la prima volta, hanno iniziato a essere sviluppati dalle forze armate statunitensi con l'obiettivo di monitorare lo spazio a radiofrequenza utilizzando un singolo rilevatore a banda larga per tutte le bande di onde radio.
In un nuovo lavoro, ricercatori militari dell'esercito americanoIl laboratorio di ricerca ha dimostrato l'elevata sensibilità del sensore compatto (1 cm) nell'intervallo da 1 kHz a 1 THz e lo ha anche confrontato con ricevitori alternativi a banda larga basati su cristalli elettro-ottici e antenne a dipolo.
Il lidar quantistico aiuterà a rilevare le perdite di metano durante la produzione di petrolio e gas naturale
Sviluppo della tecnologia QLM (Regno Unito).un lidar atmosferico ultrasensibile con un rilevatore quantistico a singolo fotone in grado di visualizzare e quantificare le perdite di metano derivanti dalla produzione e dall’utilizzo di petrolio e gas naturale.
Il progetto è sostenuto da BP, NationalGrid, AMETEK Land e il governo del Regno Unito e lidar sono stati uno dei primi prodotti commerciali nell'ambito del programma nazionale di tecnologia quantistica del Regno Unito. La prima versione del lidar è disponibile per i test commerciali quest'anno e i test delle telecamere installate su veicoli aerei senza equipaggio inizieranno nel 2022.
Leggi di più:
Nebulose, comete e vivai stellari: in mostra la migliore astrofotografia dell'anno
I dati dei satelliti spia hanno aiutato a scoprire la causa dello scioglimento dei ghiacciai in Asia
Coronavirus in una grotta: tutto sui minatori cinesi che hanno sofferto di una strana polmonite nel 2012