Onderzoek en ontwikkeling
Australische onderzoekers hebben ultrasnelle gatenspin ontwikkeld
Een van de uitdagingen bij het ontwikkelen van spin-qubitsis het verlies van hun samenhang met een toename van de werksnelheid. Een nieuwe studie door Australische wetenschappers (FLEET, CQC2T) en collega's van de University of British Columbia (Canada) geeft aan dat een compromis tussen snelheid en coherentie kan worden bereikt door gaten als een qubit te gebruiken, die zich gedragen als positief geladen elektronen. Hole-qubits worden, in tegenstelling tot elektronische, veel minder blootgesteld aan ongewenste fluctuerende elektrische velden die in elk materiaal voorkomen. Bovendien is de “gulden middenweg”, waarin de gatenqubit het minst gevoelig is voor dergelijke ruis, ook het punt waarop het snelst kan worden gewerkt. Deze benadering opent de mogelijkheid om qubits potentieel te schalen naar een mini-kwantumcomputer op basis van een "array" van bits.
Wetenschappers uit Stuttgart twijfelden aan het bestaan van kwantumspinvloeistoffen
Spinvloeistof is een zeer zeldzame magnetischeeen toestand van materie waarin, in tegenstelling tot de meeste materialen, de spins zelfs bij ultralage temperaturen niet geordend zijn, maar collectieve verstrengelde toestanden vormen. Om deze reden worden spinvloeistoffen beschouwd als een veelbelovend medium voor het maken van een topologische (foutbestendige) kwantumcomputer.
Tot nu toe was het bestaan van spinvloeistoffenalleen bevestigd door indirecte metingen en bepaalde theoretische aannames. Wetenschappers van de Universiteit van Stuttgart gebruikten voor het eerst de techniek van breedbandspinresonantiespectroscopie om het bestelproces in een spinvloeistof te bestuderen en ontdekten dat wanneer de temperatuur daalt, een onverwacht proces van vorming van ruimtelijk gescheiden spinparen optreedt, wat waarschijnlijk weerlegt de opvattingen over de fundamentele eigenschappen van deze exotische vorm van materie.
Katachtige qubits maakten de kwantumcomputer fouttoleranter
Een groep Amazon-wetenschappers onder leiding van FernandoBrandao heeft een nieuw ontwerp ontwikkeld voor een kwantumcomputer die fouttolerant is. Ze gebruikten zogenaamde cat-qubits, oftewel qubits in een superpositie van coherente toestanden met tegengestelde fasen. Het idee is dat zodra zo'n qubit is gestabiliseerd, bit-flip-fouten uiterst zeldzaam worden en fase-flip-fouten vaker voorkomen. En om u te beschermen tegen fase-omkeerfouten kunt u actieve foutcorrectie gebruiken.
Onderzoekers voerden volledige simulaties uitruis, inclusief een diepgaande studie van zeldzame bitflip-processen. Door gebruik te maken van de in de paper voorgestelde architectuur en actieve foutcorrectie wordt een logische fout van 2,7 × 10-8 bereikt met slechts negen qubits van de datacode - een verbetering van meer dan vijf ordes van grootte in vergelijking met volledig onbeschermde qubits.
Met de nieuwe foutcorrectiecode kunt u werken in omgevingen met veel ruis
Onder de vele foutcorrectiecodes zijn er:zogenaamde oppervlaktecodes. Om ze weer te geven, wordt een tweedimensionaal rooster gebruikt, aan de randen waarvan qubits zich bevinden. Sommigen van hen zijn betrokken bij berekeningen en het andere deel helpt bij het identificeren en corrigeren van fouten. Surface-codes worden bijvoorbeeld door Google gebruikt in zijn supergeleidende apparaten.
Onderzoekers van de Universiteit van Sydney onderDe leiding van Benjamin Brown slaagde erin code te ontwikkelen die twee keer zo efficiënt was als de bestaande. De auteurs testten het op kleine systemen en toonden aan dat de nieuwe code minder extra fysieke qubits nodig heeft om fouten te corrigeren en in sommige gevallen de theoretische schatting overschrijdt. Vanwege hun robuustheid tegen ruis zijn de nieuwe codes veelbelovend voor toepassingen in grote systemen, waar ze aanzienlijk minder extra qubits nodig hebben.
Nationale kwantumprogramma's
Lancering van binnenlandse cloudplatforms voor toegang tot kwantumcomputers
Russian Quantum Center heeft cloudtoegang geopendnaar de quantum computing-emulator SimCIM, die klassieke algoritmen gebruikt die het gedrag van quantumsystemen simuleren. Het cloudplatform zal nuttig zijn voor het oplossen van discrete optimalisatieproblemen, maar ook voor het analyseren van het economische effect van de introductie van quantum computing-architecturen.
In de toekomst zal het platform toegang bieden totde nieuwste kwantumcomputers die zijn gemaakt als onderdeel van de implementatie van de Roadmap for Quantum Computing, evenals kwantumcomputers van externe internationale bedrijven. Voor het gemak van klantbedrijven uit verschillende sectoren is een reeks kant-en-klare toepassingen voor financiële optimalisatie, kwantumchemie, bio-informatica, logistiek, enz. gecreëerd, evenals een reeks hulpmiddelen voor vergelijkende analyse van algoritmen.
De fysieke basis voor het tweede platform,ontwikkeld aan het Center for Quantum Technologies van de Moscow State University, zijn er twee systemen: een kwantumprocessor op basis van neutrale atomen in optische vallen en een lineair-optische kwantumcomputer. Op dit moment zijn klassieke simulatoren van kwantumprocessors beschikbaar voor gebruikers, in de nabije toekomst zal het mogelijk zijn om toegang te krijgen tot een echte optische chip. Met het platform kunt u bijna alle kwantum- en hybride kwantum-klassieke algoritmen implementeren en testen.
Het Canadian Institute heeft een rapport uitgebracht over de nationale kwantumstrategieën van 46 landen
Het 57 pagina's tellende rapport bevat een analyse van bestaandein de wereld van kwantuminitiatieven. Afhankelijk van het ontwikkelingsniveau van de nationale programma’s worden landen onderverdeeld in vier categorieën: 17 landen met een gecoördineerde kwantumstrategie (waaronder Rusland, de VS, China, Duitsland, Frankrijk), drie landen met een zich ontwikkelende kwantumstrategie (Canada), 12 landen zonder een formeel vastgestelde strategie, maar met een aanzienlijk aandeel overheidsinitiatieven op kwantumgebied (Australië, Denemarken, Finland) en 14 landen die deelnemen aan internationale programma’s (Baltische landen, Turkije, Polen).
Onder de verschillende steunmaatregelen van de overheid:oprichting van onderzoekscentra en R&D-hubs, competities voor overheidssubsidies, directe investeringen in kwantumprojecten en durffinanciering. Volgens de auteurs van het rapport zijn de meeste van deze maatregelen in Rusland geïmplementeerd, met uitzondering van de organisatie van gespecialiseerde subsidiecompetities op het gebied van kwantumwetenschap en -technologie.
Beste universiteiten in Quantum Computing genoemd
Experts van het Quantum Daily-portaal noemden de 12 beste onderzoeksuniversiteiten ter wereld die succes hebben geboekt bij de ontwikkeling van kwantumcomputersystemen.
Onder hen vijf Amerikaanse universiteiten eninstituten (Harvard, MIT, Universities of Maryland, Berkeley en Chicago) en een universiteit elk uit China (University of Science and Technology), Canada (Waterloo), Singapore (Nanyang Technological University), Australië (Sydney), Duitsland (Ludwig en Maximilian in München) en Oostenrijk (Innsbruck).
Canadese overheid investeert in zeven jaar 288 miljoen dollar in kwantumonderzoek
Canada is een van de wereldleiders op het gebied vanop het gebied van kwantumonderzoek en -ontwikkeling, de eerste plaats in de G7-landen wat betreft uitgaven op dit gebied per hoofd van de bevolking. In tegenstelling tot andere landen heeft Canada echter geen formeel geaccepteerd kwantumprogramma.
Als onderdeel van maatregelen om de economie te herstellen navan de COVID-19-pandemie heeft de regering een begrotingsvoorstel voor 2021 geformuleerd, het Jobs Recovery, Growth and Resilience Plan. In het bijzonder is het de bedoeling om 288 miljoen dollar uit te trekken voor de ontwikkeling en financiering van de nationale kwantumstrategie. Het programma omvat de gecoördineerde ontwikkeling van fundamenteel en toegepast onderzoek en het versterken van het leiderschap van het land in deze baanbrekende richting.
De Amerikaanse regering kondigt nieuwe financieringsprogramma’s voor kwantumonderzoek aan
Het ministerie van Energie trekt 25 miljoen dollar uit voor fundamenteel werk aan de ontwikkeling van het kwantuminternet, wat de oprichting van het eerste proefbed op regionale schaal inhoudt.
Ook worden twee nieuwe programma's ondersteund door de V.S.Army Research Office: De eerste omvat de ontwikkeling van fundamenteel nieuwe methoden voor het ontwerp, de fabricage en de controle van qubits om hun stabiliteit te verbeteren in vergelijking met moderne apparaten. Het tweede programma is gericht op het gericht ondersteunen van getalenteerde afstudeerstudenten en onderzoekers uit Amerikaanse burgers op het gebied van kwantuminformatieverwerking en kwantumdetectie.
Australische ministerie van Defensie selecteert NEC en D-Wave voor uitdagingen op het gebied van defensielogistiek
Als resultaat van de concurrentie, samenwerkingAustralisch vertegenwoordigingskantoor van NEC Corporation - NEC Australia - en D-Wave Systems Inc. (Canada) werd geselecteerd als uitvoerder van het project over het gebruik van hybride kwantumcomputing bij het oplossen van het ‘last mile’-probleem in de logistiek. De ontwikkelde technologie is ontworpen om het gebruik van autonome voertuigen te optimaliseren om verschillende eenheden vanuit een centrale bevoorradingsbasis te bevoorraden.
NEC en D-Wave sloten in november 2019 een samenwerkingsovereenkomst om gezamenlijk quantumtoepassingen te ontwikkelen. Dit is de eerste dergelijke interactie voor bedrijven met klanten buiten Japan.
In Finland is een nieuw instituut opgericht om het werk op het gebied van kwantumtechnologieën te coördineren
Aalto Universiteit, Universiteit van Helsinki en CentrumTechnisch Onderzoek Finland VTT heeft een samenwerkingsovereenkomst getekend op het gebied van kwantumwetenschap en -technologie onder auspiciën van het gevestigde Finse Quantum Institute InstituteQ. Door hun krachten te bundelen, streven de partijen ernaar om Finland in de voorhoede te houden van een steeds competitiever wordend mondiaal technologieveld.
Momenteel VTT samen met de Finsestartup IQM werkt aan de totstandkoming van de eerste kwantumcomputer in Finland. Dit project zal dienen als een eerste platform voor verder onderzoek, innovatie en commerciële activiteiten op het gebied van kwantumtechnologieën.
Quantum-industrie
PsiQuantum en GlobalFoundries beginnen met de massaproductie van fotonische processorcomponenten
Californische startup PsiQuantum isde leider in aangetrokken investeringen onder alle kwantumbedrijven ($ 508,5 miljoen). Het doel is om 's werelds eerste miljoen-qubit fotonische kwantumprocessor Q1 te ontwikkelen.
Samen met GlobalFoundries, dat zich bezighoudt metDoor contractfabricage van halfgeleiderproducten heeft PsiQuantum aangetoond dat het in staat is om op standaardapparatuur de belangrijkste componenten van een fotonische processor te produceren en te integreren, inclusief optische schakelingen, enkele fotonbronnen en detectoren. De speciale apparatuur die nodig is voor massaproductie van fotonische processors is al geïnstalleerd in twee fabrieken van GlobalFoundries in New York (siliciumfotonica) en Dresden (elektronische componenten) en zal binnenkort in massaproductie worden genomen.
NTT en Tokyo Institute of Technology bestuderen toepassingen van machines in de geneeskunde
De coherente Ising-machine gebruikt quantumeffecten in een systeem van op elkaar inwerkende spins, maar is niet volledig een kwantumcomputer. Het belangrijkste doel is om combinatorische optimalisatieproblemen op te lossen. NTT Research en Tokyo Institute of Technology gebruiken de Ising Machine om nieuwe medicijnen te maken. De computationele taak is om de optimale match te vinden tussen een kolossaal aantal combinaties van medicijnmoleculen en doeleiwitten.
Het tweede toepassingsgebied is het zogenaamde gecomprimeerdesonderen - hiermee kunt u enorme datasets met hoge snelheid verwerken en snel fragmenten weggooien die geen nuttige informatie bevatten. Deze benadering kan worden gebruikt om magnetische resonantiebeeldvorming en computertomografiebeelden te analyseren.
Quantum Brilliance en Quantum South gaan oplossingen ontwikkelen om de logistiek te optimaliseren
Australische startup Quantum Brillianceontwikkelt een kwantumplatform op basis van stikstofvacatures in diamant, dat kan werken bij kamertemperatuur. De samenwerking met Quantum South (Uruguay) begon in 2018 en was in eerste instantie gericht op het ontwikkelen van logistieke oplossingen met behulp van een software-emulator van de processor. De bedrijven werden finalisten van de Airbus Quantum Computing Challenge.
Bedrijven installeren nu twee-qubitkwantumcomputer in het supercomputercentrum Pawsey in Perth, Australië, om te integreren met een klassieke supercomputer en logistieke problemen op te lossen in een hybride omgeving. Er wordt verwacht dat naarmate de processorgrootte toeneemt en de software zich ontwikkelt, het computersysteem de klassieke apparaten aanzienlijk zal overtreffen in termen van rekenkracht.
Q-CTRL onderzoekt verkeersoptimalisatie in Australië
Australische ministerie van TransportNew South Wales heeft een samenwerking aangekondigd met Q-CTRL om een kwantumcomputer te gebruiken om een complex transportnetwerk te beheren. Q-CTRL zal ook een van de dringende problemen aanpakken voor de grootste Australische stad Sydney: het bijwerken van de dienstregelingen van het openbaar vervoer tijdens massale openbare evenementen. De mogelijkheid om dienstregelingen in realtime aan te passen kan de efficiëntie van het vervoersnetwerk van een stad aanzienlijk verbeteren en congestieproblemen verminderen.
Eerste IBM Q System One geïnstalleerd in Europa
IBM's eerste kwantumcomputer buiten de VSwerd geïnstalleerd als onderdeel van een gezamenlijk project met de Fraunhofer-Gesellschaft. De machine wordt geïnstalleerd in de IBM-fabriek in Eningen, nabij Stuttgart, voor exclusief gebruik van de Fraunhofer Society en haar partners als onderdeel van de activiteiten van het Competence Center for Quantum Computing Baden-Württemberg.
IBM Q System One zal worden gebruikt inin overeenstemming met de Duitse wet, wat een belangrijk voordeel is voor gebruikers op het gebied van gegevensbescherming en beveiliging van intellectueel eigendom. De installatie van de tweede IBM-kwantumcomputer buiten de VS staat gepland voor dit jaar aan de Universiteit van Tokyo.
Er is een kwantumsensor gemaakt die het hele radiofrequentiebereik kan bewaken
Kwantumsensoren op basis van Rydberg-atomenpas zeer recent zijn ze begonnen te worden gebruikt als detectoren van elektromagnetische straling. Voor het eerst werden ze ontwikkeld door het Amerikaanse leger met als doel de radiofrequentieruimte te bewaken met behulp van een enkele breedbanddetector voor alle radiogolfbanden.
In een nieuw werk, militaire onderzoekers van het Amerikaanse legerResearch Lab demonstreerde de hoge gevoeligheid van de compacte (1 cm) sensor in het bereik van 1 kHz tot 1 THz, en vergeleek deze ook met alternatieve breedbandontvangers op basis van elektro-optische kristallen en dipoolantennes.
Quantum lidar zal helpen bij het opsporen van methaanlekken tijdens de olie- en aardgasproductie
QLM Technology (VK) ontwikkeldeen ultragevoelige atmosferische lidar met een quantum-single-photon-detector die in staat is om methaanlekken uit de productie en het gebruik van olie en aardgas te visualiseren en te kwantificeren.
Het project wordt ondersteund door BP, NationalGrid, AMETEK Land en de Britse regering, en lidar was een van de eerste commerciële producten onder het nationale kwantumtechnologieprogramma van het VK. De eerste versie van de lidar is dit jaar beschikbaar voor commerciële tests en tests van camera's die op onbemande luchtvaartuigen zijn geïnstalleerd, beginnen in 2022.
Lees verder:
Nevels, kometen en sterrenkraamkamers: de beste astrofotografie van het jaar
Gegevens van spionagesatellieten hielpen de oorzaak van smeltende gletsjers in Azië te achterhalen
Coronavirus in een grot: alles over Chinese mijnwerkers die in 2012 last hadden van een vreemde longontsteking