Til tross for pandemien stoppet ikke utviklingen innen kvantedatabehandling: globale IT-giganter
Forskning og utvikling
Raskeste tilfeldige tallgeneratoren
Tilfeldige tall er nøkkelenkryptografi og numerisk modellering. Et team av forskere fra det russiske Quantum Center, sammen med kolleger fra Oxford University, Goldsmiths College og Free University of Berlin, kunngjør utviklingen av en ultra-rask optisk enhet som kan generere en garantert tilfeldig sekvens med en hastighet på 8,05 GB pr. andre, noe som gjør den til den raskeste tilfeldige tallgeneratoren til dags dato. Tidligere opprettet prototyper av slike enheter hadde en hastighet flere størrelsesordener lavere.
Den utviklede teknologien kan danne grunnlagetproduksjon av kommersielle enheter med et bredt spekter av bruksområder. Dermed introduserte Samsung nylig en mobiltelefon med en kvantetilfeldig tallgenerator, som indikerer etterspørselen etter denne teknologien i massemarkedet.
Drone-basert kvante-nettverk
Innviklede fotoner ble tidligere overført tilavstanden er mer enn tusen kilometer mellom satellitt- og bakkestasjonene, men nå har et team av forskere fra Nanjing University vist at sikker kommunikasjon kan opprettes ved hjelp av ganske billig utstyr.
I dette eksperimentet var kvantenettverketimplementert ved hjelp av to frittflygende droner, som er i lufta i en avstand på 400 meter fra hverandre og i en avstand på 200 meter fra deres bakkemottakestasjoner. Totalt tatt hensyn til høyden på droneflyvningene, hadde kvantekommunikasjonskanalen gjennom luften en total lengde på omtrent en kilometer. Jordstasjoner for mottak av fotoner var bevæpnet med teleskoper med 26 mm blenderåpning og enkeltfotonmottakere.
En slik løsning vil tillate hvor som helst rasktdistribuere sikre operasjonelle kommunikasjonskanaler. Fremover planlegger teamet å øke størrelsen på nettverket ved hjelp av flere droner som kan overføre krypterte meldinger eller data til en kvantecomputer over lange avstander.
Kvante teleportering
Forskergruppe bestående avrepresentanter for amerikanske og kanadiske universiteter og selskaper ledet av Panayotis Spenzouris (Fermi National Accelerator Laboratory) demonstrerte en stabil overføring av kvantetilstanden til en qubit over en avstand på 44 kilometer.
Kvanteteleportering er nødvendig for mangekvanteinformasjonsapplikasjoner, inkludert det såkalte kvanteinternett. Fermilabs eksperiment brukte konvensjonelle enkeltfotonsensorer og fiberoptiske telekommunikasjonsnettverk.
Nøyaktigheten av overføringen av en kvantetilstand ieksperimentet var 90%, som regnes som en ekstremt høy verdi. I fremtidige eksperimenter skal forskere sette en ny rekord for teleporteringsavstand og antall koblede qubits ved å oppgradere systemet, som er planlagt i andre kvartal 2021. I fremtiden vil dette bidra til å utføre distribuert kvanteberegning som klyngeberegninger, men uten flaskehalsen i form av nettverksbåndbreddebegrensninger.
Gitteroperasjon
Eksisterende metoder for kvantefeilkorreksjon er komplisert av det faktum at implementeringen av dem krever hundrevis eller til og med tusenvis av fysiske qubits som er koblet til hverandre.
Teamet til Universitetet i Innsbruck under ledelseProfessor Rainer Blatt rapporterte først opprettelsen av to enkle logiske qubits, beskyttet mot tap av kvanteinformasjon, oppnå deres kobling og overføring av logisk informasjon mellom dem. Dette ble oppnådd i en kvanteprosessor basert på ionefeller, bestående av kun ti fysiske qubits, og ved bruk av såkalt gitterkirurgi. Denne teknikken lar logiske qubits kombineres eller separeres ved å utføre visse logiske operasjoner på en del av de fysiske qubitene som ligger til grunn for dem.
Metoden som brukes, krever betydelig mindreflere operasjoner for å skape qubit-sammenkobling enn tradisjonelle tilnærminger, og å demonstrere slike operasjoner - grunnleggende byggesteiner for kvanteberegning - er et viktig skritt mot praktisk implementering av feiltolerant kvanteberegning.
Kvanteindustri
Molekylære sammenligninger
Farmasøytisk industri er ekstremt interessert i fremveksten av ny teknologi for å lage medisiner, inkludert bruk av kvantemolekylær modellering og screening.
Den tyske farmasøytiske giganten BoehringerIngelheim, kjent for sin utvikling innen datastøttet legemiddeldesign og silico-modellering, har gått sammen med Google innen kvantedatabehandling.
Og det sveitsiske legemiddelfirmaet Rochebegynner samarbeid med britiske Cambridge Quantum Computing, hvor kvanteberegningsmetoder vil bli brukt for å finne nye metoder for behandling av sykdommer.
Tidligere ble det rapportert at den amerikanskebioteknologiselskapet Biogen samarbeider med oppstart 1Qbit om et pilotprosjekt rettet mot å akselerere legemiddeloppdagelse ved å bruke kvantecomputere for molekylær sammenligning. Ved å bruke kvantescreening av et stort antall molekyler planlegger hun å finne nye effektive medisiner for nevrodegenerative sykdommer som multippel sklerose, Alzheimers og Parkinsons.
Flerfasestrømmer
Aker BP (et stort uavhengig oljelete- og produksjonsselskap i Europa - Hi-Tech) og CQC har laget en kvantemaskinlæringsalgoritme for klassifisering av flerfasestrømmer.
Flerfasestrømmer i rørtransportkrever ganske nøye overvåking, sporing, analyse og styring. Algoritmen tillater polynomisk tidsflytanalyse og er implementert på en IBM kvanteprosessor.
Klassifikator testet på Aker-dataBP, krever bare noen få qubits for å matche ytelsen til en klassisk støttevektormaskin (SVM) med ikke-lineære kjerner. Det er en av de aller første applikasjonene av kvantemaskinlæringsløsninger i NISQ-tiden i energisektoren.
Deler til BMW
Den tyske bilprodusenten har startet et eksperiment for å optimalisere innkjøps- og forsyningssystemet for produksjonskomponenter ved hjelp av en kvantedatamaskin.
Vanligvis innenfor produksjonssyklusenbilprodusenter vurderer hundrevis av leveringsalternativer fra en rekke leverandører med varierende leveringstider og delekostnader. Å velge den optimale kretsen er en skremmende beregningsoppgave. BMW planlegger å utføre de første beregningene på Honeywell H0-datamaskinen, og senere flytte til det kraftigere H1-systemet. Det antas at beregningsfordelen i forhold til klassiske datasystemer vil oppnås på halvannet til to år.
I oktober 2020 kunngjorde en annen stor bilprodusent, Toyota, lanseringen av et lignende prosjekt for å optimalisere logistikknettverket.
Oppløsning kryostat
Pioner innen oppløsningskryostater,Oxford Instruments NanoScience har kunngjort et partnerskap med Oxford Quantum Circuits, som vil være den første i verden som aksepterer levering av neste generasjon Proteox Cryofree® kjølesystem.
Lav temperatur er nødvendig for å oppdagesubtile kvanteeffekter skjult av støy fra termiske vibrasjoner, men effektiv kjøling er fortsatt et alvorlig problem i mange implementeringer av kvantesystemer.
Ny oppløsningskryostat fra Oxford Instrumentsgir høy stabilitet for temperaturkontroll i mK-området og støtter et stort antall elektriske tilkoblinger, noe som letter integreringen av kvanteprosessorer.
Kvantumaskiner med ionefeller
Startup IonQ annonserte en treårig allianse medQuantum Information Research Support Center (Q Center) er en uavhengig organisasjon etablert ved Sungkyunkwan University i Sør-Korea for å danne et nasjonalt forskningsøkosystem innen kvanteinformasjonsvitenskap.
Samarbeidet vil skape kvantedatamaskiner med IonQ ionfeller tilgjengelig for forskere og studenter i Sør-Korea. IonQ anser det høyteknologiske sørkoreanske markedet viktig for utvidelsen av sin egen teknologi.
Sør-Koreas nasjonale kvanteprogram startet i 2019 og ser for seg at det skal opprettes en fem-qubit kvanteprosessor innen fem år.
Nasjonale kvanteprogrammer
1,8 milliarder euro for kvanteindustrien
Frankrike kunngjorde offisielt avgjørelseninvestere 1,8 milliarder euro i kvanteteknologier. Ifølge planen som er lagt frem av Frankrikes president Emmanuel Macron, er investeringen planlagt for fem år. Den franske regjeringen vil øke finansieringen til kvanteindustrien fra dagens 60 millioner euro til 200 millioner euro per år. Ytterligere €200 millioner vil komme fra EU og €550 millioner forventes fra privat sektor.
Av disse midlene:
- 780 millioner euro vil bli tildelt til opprettelse av en kvantecomputer;
- € 250 millioner for kvantesensorer;
- € 150 millioner for post-quantum kryptografi;
- 320 millioner euro for kvantekommunikasjon;
- 300 millioner euro for relaterte teknologier som kryogenikk.
Med dette investeringsvolumet vil Frankrike bli et av de ledende landene som investerer i kvanteteknologi, sammen med USA, Kina, India og Tyskland.
Bavarian Quantum Initiative
Munich Quantum vil bli opprettet i Tysklanddalen, som Bayern vil bevilge til sammen 300 millioner euro til. I kvantedalen vil det være en teknologipark med velutstyrte renrom, systemer for produksjon av nano- og tynnfilmsmaterialer, samt utviklings- og testlaboratorier.
Hovedoppgavene i dalen vil være å skapekvantecomputere, kvantesimulatorer for å finne nye materialer, forskning innen kvantemetrologi for svært nøyaktige målinger av elektriske eller magnetiske felt, og kvantekryptografi.
Merk at Tyskland allerede har den størsteEU har et nasjonalt program for utvikling av kvanteteknologier. I juli 2020 kunngjorde den føderale regjeringen sin forlengelse for de neste 10 årene med et budsjett på 2 milliarder euro i tillegg til EUs generelle kvanteprogram.
Modulær tilnærming
Når du lager kvantemaskiner, deres nøkkelkomponenter er vanligvis designet og produsert av ett selskap, noe som er ganske kostbart og tidkrevende. For å akselerere utviklingen av en nasjonal kvantecomputer, har flere oppstart i Nederland blitt enige om å bruke en modulær tilnærming: uavhengige selskaper vil fokusere på å utvikle visse elementer i kvantecomputeren for å integrere dem i et enkelt system i fremtiden.
Medlemmer av det nye konsortiet IMPAQT, opprettetFor dette formålet har startups blitt Orange QS - en leverandør av integrerte kvantesystemer, Qblox - en leverandør av en kvantekontrollstabel, Delft Circuits - en utvikler av kvanteutstyr for kryogen input-output, og Qu&Co - en utvikler av kvante. algoritmer og programvare.
2021 har startet for det globale kvantenlokalsamfunn er så aktive som mulig: statlige investeringer i utvikling har vokst, antall både industrielle saker og internasjonale studier har økt. Den fulle versjonen av fordøyelsen finner du på nettstedet til det russiske kvantesenteret.
Se også:
Fysikere har laget en analog av et svart hull og bekreftet Hawkings teori. Hvor det fører?
Abort og vitenskap: hva vil skje med barna som skal føde
Det bygges en kjernefysisk rakettmotor for flyreiser til Mars. Hvordan er det farlig?