Neskatoties uz pandēmiju, attīstība kvantu skaitļošanas jomā neapstājās: globālie IT giganti
Pētniecība un attīstība
Ātrākais nejaušo skaitļu ģenerators
Nejauši skaitļi ir galvenaiskriptogrāfija un skaitliskā modelēšana. Krievijas Kvantu centra zinātnieku komanda kopā ar kolēģiem no Oksfordas universitātes, Goldsmita koledžas un Berlīnes Brīvās universitātes paziņo par īpaši ātras optiskas ierīces izstrādi, kas spēj radīt garantētu nejaušu secību ar ātrumu 8,05 GB uz vienu otrkārt, padarot to par ātrāko nejaušo skaitļu ģeneratoru līdz šim. Iepriekš izveidoto šādu ierīču prototipu ātrums bija par vairākām pakāpēm mazāks.
Izstrādātā tehnoloģija var būt par pamatukomerciālu ierīču ražošana ar plašu pielietojumu klāstu. Tā Samsung nesen prezentēja mobilo telefonu ar kvantu nejaušo skaitļu ģeneratoru, kas norāda uz pieprasījumu pēc šīs tehnoloģijas masu tirgū.
Kvantu tīkls, kas balstīts uz dronu
Iepriekš sapinušies fotoni tika veiksmīgi pārnesti uzattālums starp satelītu un zemes stacijām ir vairāk nekā tūkstotis kilometru, taču tagad Nandzjinas universitātes zinātnieku komanda ir parādījusi, ka drošu komunikāciju var izveidot, izmantojot diezgan lētu aprīkojumu.
Šajā eksperimentā kvantu tīkls bijaīsteno, izmantojot divus brīvi lidojošus bezpilota lidaparātus gaisā 400 metru attālumā viens no otra un 200 metru attālumā no to zemes uztveršanas stacijām. Kopumā, ņemot vērā bezpilota lidaparātu lidojumu augstumu, kvantu sakaru kanāla caur gaisu kopējais garums bija aptuveni kilometrs. Zemes stacijas fotonu uztveršanai tika bruņotas ar teleskopiem ar 26 mm diafragmu un viena fotona uztvērējiem.
Šāds risinājums ļaus jebkur ātriizvietot drošus operatīvās saziņas kanālus. Turpmāk komanda plāno palielināt tīkla lielumu, izmantojot vairākus bezpilota lidaparātus, kas lielos attālumos var pārsūtīt šifrētus ziņojumus vai datus uz kvantu datoru.
Kvantu teleportācija
Pētnieku grupa, kas sastāv noAmerikas un Kanādas universitāšu un uzņēmumu pārstāvji Panayotis Spenzouris (Fermi Nacionālā paātrinātāju laboratorija) vadībā demonstrēja stabilu kvita stāvokļa pārnesi 44 kilometru attālumā.
Kvantu teleportācija ir nepieciešama daudziemkvantu informācijas lietojumprogrammas, tostarp tā sauktais kvantu internets. Fermilab eksperimentā tika izmantoti tradicionālie viena fotona sensori un optiskās šķiedras telekomunikāciju tīkli.
Kvantu stāvokļa pārnešanas precizitāteeksperiments bija 90%, kas tiek uzskatīts par ārkārtīgi augstu vērtību. Turpmākajos eksperimentos zinātnieki gatavojas uzstādīt jaunu teleportācijas attāluma un saistīto kubitu skaita rekordu, modernizējot sistēmu, kas plānota 2021. gada otrajā ceturksnī. Nākotnē tas palīdzēs veikt sadalītu kvantu skaitļošanu, piemēram, kopu skaitļošanu, bet bez šaurās vietas tīkla joslas platuma ierobežojumu veidā.
Režģa operācija
Esošās kvantu kļūdu labošanas metodes sarežģī fakts, ka to ieviešanai ir vajadzīgi simtiem vai pat tūkstošiem fizisku kubu, kas savienoti viens ar otru.
Insbrukas Universitātes komanda vadībāProfesors Rainers Blats vispirms ziņoja par divu atsevišķu loģisku kubitu izveidi, kas ir aizsargāti pret kvantu informācijas zudumu, panākot to savienošanu un loģiskās informācijas pārsūtīšanu starp tiem. Tas tika panākts kvantu procesorā, kura pamatā ir jonu slazdi, kas sastāv tikai no desmit fiziskiem kubitiem un izmantojot tā saukto režģa operāciju. Šis paņēmiens ļauj apvienot vai atdalīt loģiskos kubitus, veicot noteiktas loģiskās darbības ar fizisko kubitu daļu, kas ir to pamatā.
Izmantotajai metodei nepieciešams ievērojami mazākvairāk operāciju, lai izveidotu kubitu apvienošanu nekā tradicionālās pieejas, un šādu darbību demonstrēšana - fundamentāli kvantu skaitļošanas elementi - ir svarīgs solis ceļā uz kļūdu tolerantas kvantu skaitļošanas praktisko ieviešanu.
Kvantu rūpniecība
Molekulārie salīdzinājumi
Farmācijas nozare ir ārkārtīgi ieinteresēta jaunu zāļu radīšanā, ieskaitot kvantu molekulu modelēšanu un skrīningu.
Vācijas farmācijas gigants BoehringerIngelheims, kas pazīstams ar datorizētās zāļu izstrādes un in silico modelēšanas attīstību, ir apvienojis spēkus ar Google kvantu skaitļošanas jomā.
Un Šveices farmācijas kompānija Rochesāk sadarbību ar britu Kembridžas kvantu skaitļošanu, kurā kvantu skaitļošanas metodes izmantos, lai atrastu jaunas slimību ārstēšanas metodes.
Iepriekš tika ziņots, ka amerikānisbiotehnoloģiju uzņēmums Biogen sadarbojas ar startēšanu 1Qbit pilotprojektā, kura mērķis ir paātrināt zāļu atklāšanu, molekulu salīdzināšanai izmantojot kvantu datorus. Izmantojot kvantu skrīningu lielam skaitam molekulu, viņa plāno atrast jaunus efektīvus medikamentus neirodeģeneratīvām slimībām, piemēram, multiplā skleroze, Alcheimera un Parkinsona slimības.
Daudzfāžu plūsmas
Aker BP (liels neatkarīgs naftas izpētes un ieguves uzņēmums Eiropā — Hi-Tech) un CQC ir izveidojuši kvantu mašīnmācīšanās algoritmu daudzfāžu plūsmu klasificēšanai.
Daudzfāžu plūsmas cauruļvadu transportānepieciešama diezgan rūpīga uzraudzība, izsekošana, analīze un pārvaldība. Algoritms ļauj veikt polinoma laika plūsmas analīzi un ir ieviests IBM kvantu procesorā.
Klasifikators pārbaudīts pēc Aker datiemBP, lai klasiskās atbalsta vektoru mašīnas (SVM) veiktspēju saskaņotu ar nelineāriem kodoliem, nepieciešami tikai daži kubi. Tas ir viens no pirmajiem NISQ laikmeta kvantu mašīnu mācību risinājumu pielietojumiem enerģētikas nozarē.
BMW rezerves daļas
Vācu autoražotājs uzsācis eksperimentu, lai optimizētu ražošanas komponentu sagādes un piegādes sistēmu, izmantojot kvantu datoru.
Parasti ražošanas cikla ietvarosautoražotāji apsver simtiem piegādes iespēju no dažādiem pārdevējiem ar atšķirīgu piegādes laiku un detaļu izmaksām. Optimālas shēmas izvēle ir biedējošs skaitļošanas uzdevums. BMW plāno veikt pirmos aprēķinus Honeywell H0 datorā un vēlāk pāriet uz jaudīgāku H1 sistēmu. Tiek pieņemts, ka skaitļošanas priekšrocības salīdzinājumā ar klasiskajām skaitļošanas sistēmām tiks sasniegtas pusotra līdz divu gadu laikā.
2020. gada oktobrī cits nozīmīgs autoražotājs Toyota paziņoja par līdzīga projekta uzsākšanu sava loģistikas tīkla optimizēšanai.
Izšķīdināšanas kriostats
Pionieris šķīdināšanas kriostatos,Oxford Instruments NanoScience ir paziņojusi par sadarbību ar Oxford Quantum Circuits, kas pirmie pasaulē pieņems nākamās paaudzes Proteox Cryofree® dzesēšanas sistēmas piegādi.
Lai noteiktu, nepieciešama zema temperatūrasmalki kvantu efekti, kurus slēpj termisko vibrāciju troksnis, bet efektīva dzesēšana joprojām ir nopietna problēma daudzās kvantu sistēmu ieviešanās.
Jauns šķīdināšanas kriostats no Oxford Instrumentsnodrošina augstu temperatūras kontroles stabilitāti mK diapazonā un atbalsta lielu skaitu elektrisko savienojumu, kas atvieglo kvantu procesoru integrāciju.
Kvantu datori ar jonu slazdiem
Startup IonQ paziņoja par trīs gadu aliansi arKvantu informācijas pētniecības atbalsta centrs (Q Center) ir neatkarīga organizācija, kas izveidota Sungkyunkwan universitātē Dienvidkorejā, lai izveidotu nacionālu pētniecības ekosistēmu kvantu informācijas zinātnes jomā.
Sadarbība radīs kvantudatori ar IonQ jonu slazdiem, kas pieejami Dienvidkorejas pētniekiem un studentiem. IonQ uzskata Dienvidkorejas augsto tehnoloģiju tirgu par svarīgu savas tehnoloģijas paplašināšanai.
Dienvidkorejas nacionālā kvantu programma sākās 2019. gadā, un tā paredz piecu kvotu kvantu procesora izveidi piecu gadu laikā.
Nacionālās kvantu programmas
1,8 miljardi eiro kvantu nozarei
Francija oficiāli paziņoja par lēmumuinvestēs 1,8 miljardus eiro kvantu tehnoloģijās. Saskaņā ar Francijas prezidenta Emanuela Makrona prezentēto plānu investīcijas plānotas uz pieciem gadiem. Francijas valdība palielinās finansējumu kvantu nozarei no pašreizējiem 60 miljoniem eiro līdz 200 miljoniem eiro gadā. Vēl 200 miljoni eiro nāks no Eiropas Savienības, bet 550 miljoni eiro tiek gaidīti no privātā sektora.
No šiem līdzekļiem:
- aptuveni 780 miljoni eiro tiks piešķirti kvantu datora izveidei;
- 250 млн евро выделяется на квантовые датчики;
- 150 miljoni eiro postkvantu kriptogrāfijai;
- 320 miljoni eiro kvantu sakariem;
- 300 miljoni eiro saistītām tehnoloģijām, piemēram, kriogēniem.
Ar šādu investīciju apjomu Francija līdz ar ASV, Ķīnu, Indiju un Vāciju kļūs par vienu no vadošajām valstīm, kas investē kvantu tehnoloģijās.
Bavārijas kvantu iniciatīva
Munich Quantum tiks izveidots Vācijāieleja, kuras darbībai Bavārija kopumā atvēlēs 300 miljonus eiro. Kvantu ielejā atradīsies tehnoloģiju parks ar labiekārtotām tīrām telpām, sistēmām nano- un plānslāņa materiālu ražošanai, kā arī izstrādes un testēšanas laboratorijām.
Ielejas galvenie uzdevumi būs radītkvantu datori, kvantu simulatori jaunu materiālu atrašanai, pētījumi kvantu metroloģijas jomā ļoti precīziem elektrisko vai magnētisko lauku mērījumiem un kvantu kriptogrāfija.
Ņemiet vērā, ka Vācijā jau ir lielākaisES ir valsts programma kvantu tehnoloģiju attīstībai. 2020. gada jūlijā federālā valdība paziņoja par tās pagarināšanu uz nākamajiem 10 gadiem ar budžetu 2 miljardu eiro apmērā papildus vispārējai ES kvantu programmai.
Modulāra pieeja
Veidojot kvantu datorus, to atslēgasastāvdaļas parasti projektē un ražo viens uzņēmums, kas ir diezgan dārgi un laikietilpīgi. Lai paātrinātu nacionālā kvantu datora izstrādi, vairāki jaunie uzņēmumi Nīderlandē ir vienojušies izmantot modulāru pieeju: neatkarīgi uzņēmumi koncentrēsies uz noteiktu kvantu datora elementu izstrādi, lai nākotnē tos integrētu vienotā sistēmā.
Jaunā konsorcija IMPAQT dalībnieki, izveidotiŠim nolūkam jaunizveidotie uzņēmumi ir kļuvuši par Orange QS - integrēto kvantu sistēmu piegādātāju, Qblox - kvantu vadības bloka piegādātāju, Delft Circuits - par kriogēnās ievades-izejas kvantu iekārtu izstrādātāju un Qu&Co - kvantu izstrādātāju. algoritmi un programmatūra.
Globālajam kvantam ir sācies 2021. gadskopienas ir pēc iespējas aktīvākas: ir pieaudzis valsts ieguldījums attīstībā, palielinājies gan rūpniecisko lietu skaits, gan starptautiskā pētniecība. Pilnu kopsavilkuma versiju var atrast Krievijas kvantu centra vietnē.
Skatiet arī:
Fiziķi ir izveidojuši melnā cauruma analogu un apstiprinājuši Hokinga teoriju. Kur tas ved?
Aborts un zinātne: kas notiks ar bērniem, kas dzemdēs
Lidojumiem uz Marsu tiek būvēts kodolraķešu dzinējs. Kā tas ir bīstami?