למרות המגיפה, ההתפתחויות בתחום המחשוב הקוונטי לא פסקו: ענקיות IT עולמיות
מחקר ופיתוח
מחולל המספרים האקראיים המהיר ביותר
מספרים אקראיים הם המפתחקריפטוגרפיה ומידול נומרי. צוות מדענים ממרכז הקוונטים הרוסי, יחד עם עמיתים מאוניברסיטת אוקספורד, מכללת גולדסמית' והאוניברסיטה החופשית של ברלין, מכריזים על פיתוח של מכשיר אופטי מהיר במיוחד המסוגל ליצור רצף אקראי מובטח במהירות של 8.05 GB לכל שנית, מה שהופך אותו למחולל המספרים האקראיים המהיר ביותר עד היום. לאבות טיפוס שנוצרו בעבר של מכשירים כאלה הייתה מהירות נמוכה בכמה סדרי גודל.
הטכנולוגיה המפותחת יכולה להוות את הבסיסייצור מכשירים מסחריים עם מגוון רחב של יישומים. לפיכך, לאחרונה הציגה סמסונג טלפון נייד עם מחולל מספרים אקראיים קוונטי, מה שמעיד על הביקוש לטכנולוגיה זו בשוק ההמוני.
רשת קוונטית מבוססת מזל"ט
פוטונים סבוכים הועברו בעבר בהצלחה אלהמרחק הוא יותר מאלף קילומטרים בין תחנות הלוויין לתחנות הקרקע, אבל כעת צוות מדענים מאוניברסיטת נאנג'ינג הראה שניתן ליצור תקשורת מאובטחת באמצעות ציוד זול למדי.
בניסוי זה, הרשת הקוונטית הייתהמיושם באמצעות שני מל"טים מעופפים חופשי באוויר במרחק של 400 מטר זה מזה ובמרחק של 200 מטר מתחנות הקליטה הקרקעיות שלהם. בסך הכל, בהתחשב בגובה טיסות הרחפנים, ערוץ התקשורת הקוונטי באוויר היה באורך כולל של כקילומטר. תחנות קרקע לקליטת פוטונים היו חמושים בטלסקופים בעלי צמצם של 26 מ"מ ומקלטי פוטון בודדים.
פתרון כזה יאפשר בכל מקום במהירותלפרוס ערוצי תקשורת תפעוליים מאובטחים. בהמשך, הצוות מתכנן להגדיל את גודל הרשת באמצעות רחפנים מרובים שיכולים להעביר הודעות או נתונים מוצפנים למחשב קוונטי למרחקים ארוכים.
טלפורטציה קוונטית
צוות מחקר המורכב מנציגי אוניברסיטאות וחברות אמריקאיות וקנדיות בראשות Panayotis Spenzouris (מעבדת האצה הלאומית של Fermi) הדגימו העברה יציבה של המצב הקוונטי של קיוביט על פני מרחק של 44 קילומטרים.
טלפורטציה קוונטית נחוצה עבור רביםיישומי מידע קוונטי, כולל מה שנקרא אינטרנט קוונטי. הניסוי של Fermilab השתמש בחיישני פוטון בודדים ורשתות תקשורת סיבים אופטיים.
הדיוק של העברה של מצב קוונטי בהניסוי היה 90%, מה שנחשב לערך גבוה במיוחד. בניסויים עתידיים, מדענים עומדים לקבוע שיא חדש עבור טווח טלפורטציה ומספר הקיוביטים המזוהים על ידי שדרוג המערכת, שמתוכננת לרבעון השני של 2021. בעתיד, זה יעזור לבצע מחשוב קוונטי מבוזר כמו חישובי אשכולות, אך ללא צוואר בקבוק בצורה של מגבלות רוחב פס של הרשת.
ניתוח סריג
השיטות הקיימות של תיקון שגיאות קוונטי מסובכות בשל העובדה שהטמעתן דורשת מאות או אפילו אלפי קיוביטים פיזיים המחוברים זה לזה.
הצוות של אוניברסיטת אינסברוק בהנהגהפרופסור ריינר בלאט דיווח לראשונה על יצירת שני קיוביטים לוגיים בודדים, מוגנים מפני אובדן מידע קוונטי, השגת הצימוד שלהם והעברת מידע לוגי ביניהם. זה הושג במעבד קוונטי המבוסס על מלכודות יונים, המורכב מעשרה קיוביטים פיזיים בלבד, ובאמצעות מה שנקרא ניתוח סריג. טכניקה זו מאפשרת לשלב או להפריד קיוביטים לוגיים על ידי ביצוע פעולות לוגיות ספציפיות על חלק מהקיוביטים הפיזיים הבסיסיים.
השיטה בה משתמשים דורשת פחות משמעותיתיותר פעולות ליצירת שרשור קוויביט מאשר גישות מסורתיות, והדגמת פעולות כאלה - אבני בניין בסיסיות למחשוב קוונטי - היא צעד חשוב לקראת יישום מעשי של מחשוב קוונטי סובלני לתקלות.
תעשיית קוונטים
השוואות מולקולריות
תעשיית התרופות מעוניינת מאוד בהופעתם של טכנולוגיות חדשות ליצירת תרופות, כולל שימוש במודלים מולקולריים קוונטיים והקרנה.
ענקית התרופות הגרמנית בוהרינגראינגלהיים, הידועה בפיתוחיה בתכנון תרופות בעזרת מחשב ובמודלים של סיליקו, שילבה כוחות עם גוגל בתחום המחשוב הקוונטי.
וחברת התרופות השוויצרית Rocheמתחילה שיתוף פעולה עם Cambridge Quantum Computing הבריטית, במסגרתה ישמשו שיטות מחשוב קוונטי למציאת שיטות חדשות לטיפול במחלות.
מוקדם יותר דווח כי האמריקאיחברת הביוטכנולוגיה Biogen משתפת פעולה עם הסטארט-אפ 1Qbit בפרויקט פיילוט שמטרתו להאיץ את גילוי התרופות על ידי שימוש במחשבים קוונטיים להשוואות מולקולריות. באמצעות בדיקה קוונטית של מספר רב של מולקולות, היא מתכננת למצוא תרופות יעילות חדשות למחלות נוירודגנרטיביות כמו טרשת נפוצה, אלצהיימר ופרקינסון.
זרימות רב פאזיות
Aker BP (חברת חיפוש והפקת נפט עצמאית גדולה באירופה - היי-טק) ו-CQC יצרו אלגוריתם למידת מכונות קוונטיות לסיווג זרימות רב-פאזיות.
זרימות רב פאזיות בהובלת צנרתדורשים ניטור, מעקב, ניתוח וניהול זהירים למדי. האלגוריתם מאפשר ניתוח זרימת זמן פולינומית ומיושם על מעבד קוונטי של IBM.
מסווג נבדק על נתונים של AkerBP, דורש רק כמה קיוביטים כדי להתאים את הביצועים של מכונת וקטור תמיכה קלאסית (SVM) עם גרעינים לא ליניאריים. זהו אחד היישומים הראשונים של פתרונות למידת מכונות קוונטיות מתקופת NISQ במגזר האנרגיה.
חלקים לב.מ.וו
יצרנית רכב גרמנית החלה בניסוי לייעל את הרכש והאספקה של רכיבי ייצור באמצעות מחשב קוונטי.
בדרך כלל בתוך מחזור הייצוריצרניות רכב בוחנות מאות אפשרויות אספקה ממגוון ספקים עם זמני אספקה ועלויות חלקים משתנים. בחירת המעגל האופטימלי היא משימה חישובית מרתיעה. ב.מ.וו מתכננת לבצע את החישובים הראשונים במחשב Honeywell H0, ובהמשך לעבור למערכת H1 החזקה יותר. ההנחה היא שהיתרון החישובי על פני מערכות מחשוב קלאסיות יושג תוך שנה וחצי עד שנתיים.
באוקטובר 2020, יצרנית רכב גדולה נוספת, טויוטה, הודיעה על השקת פרויקט דומה לייעול הרשת הלוגיסטית שלה.
קריוסטט פירוק
חלוצה בקריוסטטים לפירוק,Oxford Instruments NanoScience הכריזה על שותפות עם Oxford Quantum Circuits, שתהיה הראשונה בעולם לקבל את אספקת מערכת הקירור Proteox Cryofree® מהדור הבא.
יש צורך בטמפרטורות נמוכות כדי לזהותהשפעות קוונטיות עדינות המוסתרות על ידי רעש של רעידות תרמיות, אך קירור יעיל נותר בעיה רצינית ביישומים רבים של מערכות קוונטיות.
קריוסטט פירוק חדש מבית Oxford Instrumentsמספק יציבות גבוהה של בקרת טמפרטורה בטווח mK ותומך במספר רב של חיבורים חשמליים, מה שמקל על שילוב מעבדים קוונטיים.
מחשבים קוונטיים עם מלכודות יונים
הסטארט-אפ IonQ הכריז על ברית לשלוש שנים עםמרכז התמיכה בחקר המידע הקוונטי (Q Center) הוא ארגון עצמאי שהוקם באוניברסיטת Sungkyunkwan בדרום קוריאה כדי ליצור מערכת אקולוגית מחקרית לאומית בתחום מדעי המידע הקוונטי.
שיתוף הפעולה ייצור קוונטימחשבים עם מלכודות יונים IonQ הזמינות לחוקרים וסטודנטים בדרום קוריאה. IonQ רואה את שוק ההיי-טק הדרום קוריאני חשוב להרחבת הטכנולוגיה שלה.
התוכנית הקוונטית הלאומית של דרום קוריאה החלה בשנת 2019 וצופה יצירת מעבד קוונטי של חמישה קיוביטים בתוך חמש שנים.
תוכניות קוונטיות לאומיות
1.8 מיליארד יורו לתעשיית הקוונטים
צרפת הודיעה רשמית על ההחלטהלהשקיע 1.8 מיליארד יורו בטכנולוגיות קוונטיות. על פי התוכנית שהציג נשיא צרפת עמנואל מקרון, ההשקעה מתוכננת לחמש שנים. ממשלת צרפת תגדיל את המימון לתעשיית הקוונטים מ-60 מיליון יורו הנוכחיים ל-200 מיליון יורו בשנה. עוד 200 מיליון יורו יגיעו מהאיחוד האירופי ו-550 מיליון יורו צפויים מהמגזר הפרטי.
מהכספים הללו:
- כ-780 מיליון יורו יוקצו ליצירת מחשב קוונטי;
- 250 מיליון אירו עבור חיישנים קוונטיים;
- 150 מיליון אירו להצפנה פוסט-קוונטית;
- 320 מיליון יורו לתקשורת קוונטית;
- 300 מיליון אירו עבור טכנולוגיות קשורות כמו קריאוגניקה.
עם היקף השקעה זה, תהפוך צרפת לאחת המדינות המובילות המשקיעות בטכנולוגיות קוונטיות, יחד עם ארצות הברית, סין, הודו וגרמניה.
יוזמת קוונטים בווארית
Munich Quantum תיווצר בגרמניהעמק, עבור הפעלתו תקצה בוואריה סך של 300 מיליון יורו. בעמק הקוונטי יפעל פארק טכנולוגי עם חדרים נקיים מאובזרים, מערכות לייצור חומרים ננו ודק, וכן מעבדות פיתוח ובדיקה.
המשימות העיקריות של העמק יהיו ליצורמחשבים קוונטיים, סימולטורים קוונטיים למציאת חומרים חדשים, מחקר בתחום המטרולוגיה הקוונטית למדידות מדויקות ביותר של שדות חשמליים או מגנטיים והצפנה קוונטית.
שימו לב שבגרמניה כבר יש את הגדול ביותרלאיחוד האירופי יש תוכנית לאומית לפיתוח טכנולוגיות קוונטיות. ביולי 2020 הודיעה הממשלה הפדרלית על הארכתה לעשר השנים הבאות עם תקציב של 2 מיליארד יורו בנוסף לתוכנית הקוונטית הכללית של האיחוד האירופי.
גישה מודולרית
בעת יצירת מחשבים קוונטיים, המפתח שלהםרכיבים בדרך כלל מתוכננים ומיוצרים על ידי חברה אחת, וזה די יקר וגוזל זמן. כדי להאיץ את הפיתוח של מחשב קוונטי לאומי, מספר סטארטאפים בהולנד הסכימו להשתמש בגישה מודולרית: חברות עצמאיות יתמקדו בפיתוח אלמנטים מסוימים של מחשב קוונטי על מנת לשלבם בעתיד במערכת אחת.
חברי הקונסורציום החדש IMPAQT, נוצרלצורך כך, סטארטאפים הפכו ל-Orange QS - ספקית של מערכות קוונטיות משולבות, Qblox - ספקית של ערימת בקרה קוונטית, Delft Circuits - מפתחת ציוד קוונטי לקלט-פלט קריוגני, ו-Qu&Co - מפתחת קוונטים. אלגוריתמים ותוכנות.
2021 החלה עבור הקוונטים העולמייםקהילות פעילות ככל האפשר: ההשקעה הציבורית בפיתוח גדלה, מספר המקרים התעשייתיים והמחקר הבינלאומי גדל. את הגרסה המלאה של התקציר ניתן למצוא באתר האינטרנט של מרכז הקוונטים הרוסי.
ראה גם:
פיזיקאים יצרו אנלוגיה של חור שחור ואישרו את התיאוריה של הוקינג. לאן זה מוביל?
הפלה ומדע: מה יקרה לילדים שילדו
מנוע רקטות גרעיני נבנה לטיסות למאדים. איך זה מסוכן?