תעשיית קוונטים
- כיצד להפיץ חיסוני COVID-19 באמצעות טכנולוגיות קוונטיות
שותפות
התוצאה של עבודה משותפת הייתהפלטפורמת מחשוב המבוססת על Digital Annealer, מחשב קוונטי אדיאבטי של Fujitsu. הפלטפורמה עשתה אופטימיזציה משמעותית של הפצת ציוד המגן האישי הזמין תוך צמצום קילומטרים של רכבים וזמני אספקה, ואושרה לשימוש על ידי משרד ההגנה האמריקאי. היא גם יצרה "פלטפורמת הפצת חיסונים", פתרון יעיל להפצה יעילה של חיסוני COVID-19 בתגובה לביקוש המשתנה במהירות. היעילות של שני האלגוריתמים גדלה באופן אקספוננציאלי עם הוספת משתנים מגוונים ומערכי נתונים גדולים ממקורות שונים.
"פלטפורמת הפצת החיסונים" מתוכננת להיות זמינה לשימוש ולאיסוף נתונים חדשים על ידי רשויות מקומיות ברחבי הארץ, מה שאמור להאיץ משמעותית את החיסון של תושבי ארה"ב.
- מדוע מחוללי מספרים אקראיים כל כך פופולריים ברחבי העולם
על פי החברה, השוק העולמי לקוונטיםמחוללי מספרים אקראיים (QRNG) יגדלו ל־ 7.2 מיליארד דולר עד 2026. מומחים מאמינים כי השוק יתמודד עם מיזוגים ורכישות רבים ובסופו של דבר יעוצב על ידי כמה מובילים גדולים. זאת בשל כניסה קלה יחסית של חברות טכנולוגיה לשוק זה, יחד עם הקשיים הבאים במיקום המוצר ויצירת רווחים בר קיימא עבור מפתחים קטנים.
דו"ח IQT
על פי תחזיות IQT, הצרכן הגדול ביותר של QRNG עםהיקף השוק של 3.1 מיליארד דולר יהיה מרכזי נתונים. גידול משמעותי במכירות (עד 2.2 מיליארד דולר עד 2026) צפוי גם במגזר הפיננסי, בפרט לבעיות של אבטחת מידע ומידול פיננסי בשיטת מונטה קרלו.
- כיצד פועלת פלטפורמה קוונטית המבוססת על שבבים פוטוניים?
סטארט-אפ קנדי Xanadu באמצעות תקן ו-ייצר שבב אופטי משולב המבוסס על סיליקון ניטריד בטכנולוגיה ניתנת להרחבה, המיישם את מה שמכונה מצב אשכול (מסובך) של האור, הנחוץ לביצוע חישובים קוונטיים. כדי ליצור מצב זה, מיקרו-חללים אופטיים בתוך השבב ממירים אור לייזר רגיל לסוג של אור קוונטי הנקרא אור סחוט, אשר נשזר אז באמצעות רשת מראות, מפצלי קרניים וסיבים אופטיים.
באמצעות המכשיר החדש, מדענים הצליחולהדגים לא רק דגימה בוזונית גאוסית, אלא גם פתרון של שתי בעיות בעלות משמעות מעשית ישירה: חישוב ספקטרום הרטט של מולקולות וקביעת הדמיון של גרפים מתמטיים המייצגים מולקולות שונות.
- מדוע למידת מכונות קוונטיות משמשת בניתוח סמנים ביולוגיים של סרטן
Crown Bioscience (חברה בת של JSR LifeSciences, ארה"ב) ו-Cambridge Quantum Computing (CQC, בריטניה) הכריזו על תחילת עבודה משותפת על השימוש במחשוב קוונטי ביצירת תרופות לטיפול במחלות אונקולוגיות. החברות מתכננות לפתח אסטרטגיה ליישום אלגוריתמים של למידת מכונות קוונטיות בביואינפורמטיקה באמצעות מסד נתונים של מחקר פרה-קליני ותרגומי באונקולוגיה שנצבר במשך 15 שנים והפיתוחים האחרונים של CQC בתחום האלגוריתמים הקוונטיים.
בשלב הראשון של שיתוף הפעולה, קוונטיאלגוריתמים שפותחו על ידי CQC עבור התקני NISQ ישמשו לניתוח מסד הנתונים הגנטי כדי לזהות סמנים ביולוגיים חדשים של סרטן רב-גנים.
- כיצד ייצור נפט וטכנולוגיות קוונטיות הם "חברים"
אקסון מוביל תעבור ביחדפותחו אלגוריתמים קוונטיים לאופטימיזציה של מערכת הובלת מכולות הים. הלוגיסטיקה הימית מהווה כ -90% מכלל תנועת הסחר, ויצירת שרשראות אספקה אופטימליות לצמצום זמן הנסיעה הכולל ולקחת בחשבון את סדרי העדיפויות התחבורתיים היא משימה חישובית מורכבת. יבמ בדקה את תחולתם של אלגוריתמי האופטימיזציה באמצעות אמולטור קוונטי בפלטפורמת Qiskit ופירטה מקרי שימוש שונים לאופטימיזציה קוונטית ולפרטים הטכניים של יצירת פתרונות חישוביים.
פרטים ספציפיים על שיתוף הפעולה של יבמ עם bp טרם היונחשפים. זה ידוע רק שהמשימה העיקרית של האינטראקציה שלהם היא להגביר את היעילות של מערכת האנרגיה כדי להפחית את פליטת החממה והגזים הרעילים לאטמוספרה. bp הודיעה גם על החלטתה להצטרף ל- IBM QNetwork כשותפה בתעשייה.
- מדוע מיקרוסופט נסוגה עם הוכחה לפרמיון של מיורנה
זיהוי של פרמיוני מיורנה חשוב עבורפיתוח קיוביט טופולוגי הוא יעד מרכזי עבור מיקרוסופט. בתיאוריה, קיוביט מסוג זה יהיה הרבה יותר עמיד בפני רעש ועיוות סביבתי ויקטין את דרישות תיקון השגיאות של מחשב קוונטי סובלני לתקלות.
מאמר מייסד של חוקרים מהמעבדה ההולנדית של מיקרוסופט ואוניברסיטת דלפט הטכנולוגית הכילה נתונים על העדויות הניסושיות הראשונות בעולם לקיומם של חלקיקי מיורנה. לאחר דיון מדעי באפריל 2019 הוסיפה טבע למאמר "הבעת דאגה מערכתית", ובמאי 2020 פתחה ועדת יושרה למחקר של אוניברסיטת דלפט בחקירה שטרם הסתיימה. בפברואר 2021 פרסמו המחברים מהדורה מוקדמת של מאמר חדש ב- arXiv, והודו כי המסקנות הקודמות היו מוקדמות, וניתוח הנתונים הניסיוניים שלא נכללו במאמר המקורי סותר את המסקנה בדבר איתור חלקיקי מיורנה.
מחקר ופיתוח
- כיצד ליישם אלגוריתמים קוונטיים על ביולוגיה חישובית
מדענים ממרכז הקוונטים הרוסי ומסקולטקזיהה כמה תחומים בהם מחשוב קוונטי בביולוגיה עשוי להיות שימושי בעתיד הקרוב. בין המשימות החשובות המעשית, למשל, חקר ניטרנאז - אנזים שמבצע את תהליך קיבוע החנקן האטמוספרי. לניטרוגנאז תפקיד חשוב בהעשרת גופי אדמה ומים בחנקן מאוגד ומשמש גם לייצור תעשייתי של אמוניה. כמו כן, נראה כי מציאותי לפתור את בעיית חיזוי המבנה התלת מימדי של חלבון כדי להאיץ באופן איכותי את יצירת התרופות החדשות, כדי לקבוע את גורם השעתוק של חלבונים המחייבים DNA שממלאים תפקיד מפתח בתעתיק גנים, כמו גם לספק פתרונות חישוביים יעילים וחסכוניים לבעיות של הרכבת הגנום.
התוצאות המשמעותיות הראשונות מהיישוםאלגוריתמים קוונטיים בביואינפורמטיקה צפויים במשך 2-3 שנים. השלב הבא לאחר מכן יהיה קשור למסחור של מחשבים קוונטיים ולגודל היישומים שלהם.
- מה העליונות הקוונטית הוכיחה בפתרון בעיית מתמטיקה מעשית
העליונות הקוונטית כבר הייתההוכח על הבעיות של יצירת מחרוזות אקראיות ודגימת בוזון. מנקודת מבט יישומית, למטלות אלה אין ערך - הן מציגות את היכולות של מחשבים קוונטיים ואת עתידן בכללותן.
צוות בינלאומי של פיזיקאים בראשותIordanis Kerenidis מאוניברסיטת פריז הצליח להראות בניסוי שמחשב קוונטי מהיר יותר מהמחשב הקלאסי בבדיקת הפתרון לבעיית שביעות הרצון של נוסחאות בוליאניות ושקל את כל ההגבלות האפשריות בעולם האמיתי שעולות בניסוי.
הבדיקה בוצעה באמצעות ליניאריתסכמה אופטית בזמן פולינומי, בניגוד לזמן מעריכי, שיידרש מחשבון קלאסי. האתגר שבאימות הפתרון לוקח צעד לעבר יישומים בעולם האמיתי. פיזיקאים מציעים להשתמש במחשבים קוונטיים רבי עוצמה כדי לפתור בעיות ולבדוק את נכונות הפתרונות במכונות פחות חזקות.
- כיצד להשתמש בתיקון שגיאות קוונטיות לשיפור דיוק המדידה
השיטות הקיימות לתיקון שגיאות הןפעיל, כלומר הם דורשים בדיקה תקופתית של המערכת לגבי שגיאות ותיקונן המיידי. זה דורש מספיק משאבי חומרה ולכן מעכב את קנה המידה של מחשבים קוונטיים. צוות באוניברסיטת מסצ'וסטס באמהרסט, בראשות צ'ן וואנג, יישם סוג חדש של תיקון שגיאות קוונטיות בו שגיאות מתוקנות באופן ספונטני.
בניסוי שבוצע לרציפותתיקון שגיאות משתמש בתהליכי תקשורת מפוזרים מבוקרים עם הסביבה או המאגר. מעגלי תיקון שגיאות מפיצים פועלים ברציפות ואינם דורשים מדידות או פעולות משוב. זמן הקוהרנטיות המוגבר וכתוצאה מכך מביא לשיפור משמעותי ברמת הדיוק הקוונטי. השיטה החדשה תואמת לחלוטין את השיטות הקיימות לייצוב פאזה ותיקון שגיאות.
- מתי יופיע האינטרנט הקוונטי
חוקרים במעבדת אנדרו קלילנד(אנדרו קלילנד) אוניברסיטת שיקגו הצליחה לראשונה לסבך שני קווביטים נפרדים על ידי חיבורם בכבל. כחלק מהניסוי, החוקרים יצרו שני צמתים קוונטיים, שכל אחד מהם מכיל שלושה קווביטים מוליכים-על. באמצעות כבל מוליך-על שאורכו מטר לחיבור הצמתים, בחרו המדענים קווביט אחד בכל צומת וקשרו אותם יחד, ושלחו מצבים קוונטיים דרך הכבל. ההסתבכות הורחבה לקוביטים אחרים בכל צומת. לפיכך, "העצימו" המדענים את ההסתבכות של הקוביטים עד שכל ששת הקוביטים בשני צמתים חוברו במצב אחד מסובך גלובלי.
בעבודת פיסיקה אחרת בדלפטהאוניברסיטה הטכנולוגית בהולנד רשתה שלושה מכשירים קוונטיים מרוחקים המבוססים על יהלומי קווביטים באופן שכל שני מכשירים ברשת הם קווביטים מסובכים זה לזה. הרשת סיפקה תקשורת בזמן אמת, התבצעה הפצה של מצבי הסתבכות אמיתיים מרובי חלקים על פני שלושה צמתים והחלפת הסתבכויות דרך צומת ביניים.
לבסוף, הצוות מאוניברסיטת פרדוהטמיע מתג אופטי בררני ספקטרום שניתן לתכנות עבור רשת מידע קוונטי ניתנת להרחבה, המסוגל לשלוט באופן עצמאי על ערוצים שונים המופרדים על ידי אורך גל ללא אובדן פוטון.
- כיצד פועל קוביט פחמן וכיצד הוא מתנהג בטמפרטורת החדר
חברת Archer Materials האוסטרליתמפתחת שבבי קוונטים המיועדים לפעול בטמפרטורת החדר ומבוססים על טכנולוגיית qubit פחמן מקורית. ארצ'ר ביצע בהצלחה מדידה ישירה של ההתנגדות הדו-קוטבית של חומר ה- qubit, שהוא המרכיב העיקרי של שבב 12CQ, בטמפרטורת החדר. היזמים הצליחו לרשום באופן עקבי עקומות מתח זרם בטווחי מתח שונים הן בקוביטים בודדים נפרדים והן בשני אשכולות קווביטים וקוביטים. בעיקר, הקוביטים עמדו במדידות ללא נזק או שינויים במבנה האלקטרוני.
הנתונים שהתקבלו מאשרים את יכולתם של קווביטים פחמניים לעבוד בתנאים המשמשים בהתקני מוליכים למחצה פונקציונליים בטמפרטורת החדר.
- שהצליח ליישם את עיבוד השפה הטבעית הגדולה ביותר במחשב קוונטי
Cambridge Quantum Computing (CQC) בעבודה חדשהמציג את תוצאות הניסויים הראשונים על עיבוד שפה טבעית במחשב קוונטי של IBM עבור מערכי נתונים בגודל של מאה משפטים או יותר. מחקר זה מייצג את היישום הניסיוני הגדול ביותר של משימות עיבוד שפה טבעית במחשב קוונטי עד כה.
בניסוי הוצגו משפטים כפרמטרים של מעגלים קוונטיים ומשמעויות של מילים כקובץ קוונטי "מסתבכות" בהתאם למבנה הדקדוקי של המשפט.
העבודה מכילה גם תיאור מפורט של התהליךעיבוד שפה טבעית קוונטית, שלדעת היזמים אמורה להקל על קהילת ה- NLP להשתמש בקידוד לעיבוד שפות קוונטיות.
תוכניות קוונטיות לאומיות
- אילו טכנולוגיות יאומצו בקנדה?
המסמך, שהוצג על ידי מחלקת ההגנה הלאומית והכוחות המזוינים של קנדה, מזהה את משימות המחקר והפיתוח העדיפות למען האינטרסים של המחלקה הצבאית:
- חיישנים גרבימטריים לאיתור עצמים המסתתרים מאחורי קירות.
- חיישנים אלקטרומגנטיים פס רחב קומפקטי להחלפת אנטנות מסורתיות.
- מכ"מים חמקניים.
- טווחי מרחק מדויקים במיוחד המסוגלים להתמודד עם הפרעות ומסלולים מאתגרים.
- גלאים כימיים אולטרה-רגישים.
- חיישני אינרציה קומפקטיים להחלפת מערכת הניווט GPS.
המשרד מתכנן לעורר קוונטיותחדשנות במדינה, כמו גם להשקיע בפיתוחים המדעיים והטכנולוגיים הקוונטיים המובילים בעולם ולהקל על העברת טכנולוגיות קוונטיות מהמעבדה לאבות טיפוס עובדים.
- מי בגרמניה יצור מעבדים קוונטיים
משרד החינוך הפדרלימחקר יוקצה 14.5 מיליון יורו לפיתוח אב-טיפוס של מחשב קוונטי לאומי בפלטפורמת מוליך-על, אשר יותקן במכון וולטר מייזנר של האקדמיה למדעים בבוואריה. הפרויקט, בעל שם הקוד GeQCoS (מחשב קוונטי גרמני מבוסס על קיוביטים מוליכים-על), כולל גם את האוניברסיטה הטכנית במינכן, המכון הטכנולוגי של קרלסרוהה, אוניברסיטת ארלנגן-נירנברג, מרכז המחקר יוליך, מכון פראונהופר לפיזיקה יישומית של מצב מוצק ו יצרנית המוליכים למחצה האירופית הגדולה אינפיניון טכנולוגיות.
מענק נוסף של 12.4 מיליון יורו יהיהמוקצה ל-Quantum Project Consortium, שפועל ליצירת מעבדים קוונטיים עבור יישומים ספציפיים. הקונסורציום כולל סטארט-אפים ParityQC ו-IQM, Infineon Technologies, Jülich Research Center, האוניברסיטה החופשית של ברלין ומרכז מחשוב העל לייבניץ. הפרויקט צפוי להימשך ארבע שנים וכולל פיתוח של מעבד קוונטי של 54 קיוביטים.
- שהצטרף לברית הקוונטים באמצע האטלנטי
קונסורציום של ארגונים מדעיים ותעשייתיים היהאורגנה על ידי אוניברסיטת מרילנד במקור כקהילה אזורית הכוללת כמה אוניברסיטאות וחברות מרכזיות, כולל מעבדת המחקר של צבא CCDC, נורת'רופ גרומן, לוקהיד מרטין, יון, בוז אלן המילטון ו- AWS. מאוחר יותר שונה שמה לברית הקוונטים של אמצע האטלנטי כדי לשקף את הגיאוגרפיה המוגברת שלה. חברים חדשים בברית הם IBM, המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST), Protiviti, Quantopo, Quaxys, University of Bowie State, University of Georgetown, Pittsburgh Quantum Institute, University of Delaware ו- Virginia Tech. ישנם כיום 24 שותפים מרכזיים באוניברסיטאות, ממשלות ותעשייה בקרב המשתתפים.
תְמוּנָה
משימות הברית כוללות פיתוח משותף של טכנולוגיות חדשניות, גירוי תגליות חדשות במדע הקוונטים, כמו גם תמיכה בסטארט-אפים קוונטיים והכשרת עובדים.
- מדוע ישראל מקצה 60 מיליון דולר ליצירת מחשב קוונטי
משרד הביטחון של ישראל ומשרדחידושים הכריזו על תחרות ליצירת מחשב קוונטי עם 30-40 קוב. המענק בסך 60 מיליון דולר יוכל לקבל הן מפעלים ישראליים והן אוניברסיטאות וחברות בינלאומיות. הזוכה יצטרך להתחיל לעבוד לפני סוף השנה.
הוסף תמונה:תְמוּנָה
הפרויקט החדש הוא חלק מהלאומייוזמות הטכנולוגיה הקוונטית בישראל עם תקציב כולל של 380 מיליון דולר. נכון לעכשיו, ישנם רק כמה סטארט-אפים בישראל, כגון טכנולוגיות Classiq ו- Quantum Machines, המפתחות חומרה או תוכנה למחשבים קוונטיים.
סיכום:השפעתן של התוכניות הלאומיות התרחבה, כמות ההשקעה גדלה, המפתחים המסחריים הגדולים ביותר של טכנולוגיות קוונטיות חברו לחברות בתעשייה. הגרסה המלאה של העיכול נמצאת באתר המרכז הקוונטי הרוסי.
ראה גם:
מסוק כושר המצאה ממריא בהצלחה על מאדים
המפה המדויקת הראשונה של העולם נוצרה. מה רע בכולם?
נאס"א סיפרה כיצד הם יעבירו דגימות של מאדים לכדור הארץ