Badania i rozwój
Australijscy naukowcy opracowują ultraszybkie wirowanie otworów
Jedno z wyzwań w rozwoju kubitów spinowychto utrata ich spójności wraz ze wzrostem tempa pracy. Nowe badanie przeprowadzone przez australijskich naukowców (FLEET, CQC2T) i kolegów z University of British Columbia (Kanada) wskazuje, że kompromis między szybkością a spójnością można osiągnąć, używając dziur jako kubitów, zachowujących się jak dodatnio naładowane elektrony. Kubity z dziurami, w przeciwieństwie do kubitów elektronicznych, są znacznie mniej narażone na niepożądane zmienne pola elektryczne, które istnieją w dowolnym materiale. Co więcej, „złoty środek”, w którym kubit dziury jest najmniej wrażliwy na taki szum, jest również punktem, w którym można z nim pracować najszybciej. Takie podejście otwiera możliwość potencjalnego skalowania kubitów do minikomputera kwantowego w oparciu o „tablicę” bitów.
Naukowcy ze Stuttgartu zakwestionowali istnienie płynów o spinach kwantowych
Płyn spinowy jest bardzo rzadkim magnesemstan skupienia, w którym, w przeciwieństwie do większości materiałów, spiny nie są uporządkowane nawet w ultraniskich temperaturach, ale tworzą zbiorowe stany splątane. Z tego powodu ciecze spinowe są uważane za obiecujące medium do tworzenia topologicznego (odpornego na błędy) komputera kwantowego.
Do tej pory istnienie płynów spinowych byłopotwierdzone jedynie pomiarami pośrednimi i pewnymi założeniami teoretycznymi. Naukowcy z Uniwersytetu w Stuttgarcie po raz pierwszy zastosowali technikę szerokopasmowej spektroskopii rezonansu spinowego do zbadania procesu porządkowania w cieczy spinowej i odkryli, że gdy temperatura spada, następuje nieoczekiwany proces formowania się przestrzennie oddzielonych par spinów, co prawdopodobnie obala poglądy na podstawowe właściwości tej egzotycznej formy materii.
Koci kubity sprawiły, że komputer kwantowy był bardziej odporny na uszkodzenia
Grupa naukowców z Amazona, kierowana przez Fernando Brandão, opracowała nowy obwód dla komputera kwantowego, który jest odporny na błędy.Wykorzystali tak zwane kubity kota, czyli kubity w superpozycji stanów koherentnych o przeciwnych fazach.Chodzi o to, że gdy taki kubit się ustabilizuje, błędy przerzucania bitów stają się niezwykle rzadkie, a błędy odwrócenia fazy stają się częstsze.Aby zabezpieczyć się przed błędami odwrócenia fazy, możesz użyć aktywnej korekcji błędów.
Badacze wykonali pełne symulacjehałas, w tym dogłębne badanie rzadkich procesów odwracania bitów. Korzystanie z architektury zaproponowanej w artykule i aktywna korekcja błędów pozwala uzyskać błąd logiczny 2,7 × 10-8 przy użyciu tylko dziewięciu kubitów kodu danych - poprawa o ponad pięć rzędów wielkości w porównaniu z całkowicie niechronionymi kubitami.
Nowy kod korekcji błędów umożliwia pracę w środowiskach o wysokim poziomie hałasu
Wśród wielu kodów korekcji błędów znajdują się:tak zwane kody powierzchniowe. Do ich reprezentacji używana jest dwuwymiarowa siatka, na której krawędziach znajdują się kubity. Niektóre z nich biorą udział w obliczeniach, a druga część pomaga identyfikować i korygować błędy. Kody powierzchniowe są wykorzystywane na przykład przez Google w swoich urządzeniach nadprzewodzących.
Naukowcy z University of Sydney podKierownictwo Benjamina Browna zdołało opracować kod, który był dwukrotnie wydajniejszy od istniejących. Autorzy przetestowali go na małych systemach i wykazali, że nowy kod wymaga mniejszej liczby dodatkowych fizycznych kubitów do korygowania błędów, aw niektórych przypadkach przekracza teoretyczne oszacowanie. Ze względu na odporność na szum nowe kody są obiecujące dla zastosowań w dużych systemach, gdzie będą wymagały znacznie mniej dodatkowych kubitów.
Krajowe programy kwantowe
Uruchomienie krajowych platform chmurowych umożliwiających dostęp do komputerów kwantowych
Rosyjskie Centrum Kwantowe udostępniło dostęp do chmurypo emulator obliczeń kwantowych SimCIM, który wykorzystuje klasyczne algorytmy symulujące zachowanie układów kwantowych. Platforma chmurowa będzie przydatna do rozwiązywania dyskretnych problemów optymalizacyjnych, a także do analizy efektu ekonomicznego wprowadzenia architektur obliczeń kwantowych.
W przyszłości platforma zapewni dostęp donajnowsze komputery kwantowe powstałe w ramach realizacji Mapy drogowej dla obliczeń kwantowych, a także komputery kwantowe zewnętrznych firm międzynarodowych. Dla wygody firm klientów z różnych branż stworzono zestaw gotowych aplikacji do optymalizacji finansowej, chemii kwantowej, bioinformatyki, logistyki itp., a także zestaw narzędzi do analizy porównawczej algorytmów.
Fizyczna podstawa drugiej platformy,opracowane w Centrum Technologii Kwantowych Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego, istnieją dwa systemy: procesor kwantowy oparty na atomach neutralnych w pułapkach optycznych oraz liniowo-optyczny komputer kwantowy. W tej chwili dla użytkowników dostępne są klasyczne symulatory procesorów kwantowych, w niedalekiej przyszłości będzie można uzyskać dostęp do prawdziwego chipa optycznego. Platforma umożliwia implementację i testowanie niemal dowolnych algorytmów kwantowych i hybrydowych kwantowo-klasycznych.
Instytut Kanadyjski opublikował raport na temat narodowych strategii kwantowych 46 krajów
57-stronicowy raport zawiera analizę istniejącychw świecie inicjatyw kwantowych. Według poziomu rozwoju programów krajowych kraje dzieli się na cztery kategorie: 17 krajów ze skoordynowaną strategią kwantową (m.in. Rosja, USA, Chiny, Niemcy, Francja), 3 kraje z rozwijającą się strategią kwantową (Kanada), 12 krajów bez formalnie przyjętej strategii, ale ze znacznym udziałem inicjatyw rządowych w obszarze kwantowym (Australia, Dania, Finlandia) i 14 krajów uczestniczących w programach międzynarodowych (kraje bałtyckie, Turcja, Polska).
Wśród różnych rządowych środków wsparcia:tworzenie ośrodków badawczych i hubów badawczo-rozwojowych, konkursy o granty rządowe, bezpośrednie inwestycje w projekty kwantowe i finansowanie typu venture. Według autorów raportu większość tych działań została wdrożona w Rosji, z wyjątkiem organizacji specjalistycznych konkursów grantowych z zakresu nauki i technologii kwantowej.
Najlepsze uniwersytety w dziedzinie obliczeń kwantowych nazwane
Eksperci portalu The Quantum Daily wymienili 12 najlepszych uczelni badawczych na świecie, które odniosły sukces w rozwoju kwantowych systemów obliczeniowych.
Wśród nich pięć amerykańskich uniwersytetów iinstytuty (Harvard, MIT, University of Maryland, Berkeley i Chicago) oraz po jednym uniwersytecie z Chin (Uniwersytet Nauki i Technologii), Kanady (Waterloo), Singapuru (Nanyang Technological University), Australii (Sydney), Niemiec (Ludwig i Maximilian w Monachium) i Austrii (Innsbruck).
Kanadyjski rząd zainwestuje 288 milionów dolarów w badania kwantowe w ciągu siedmiu lat
Kanada jest jednym ze światowych liderów wdziedzina badań i rozwoju kwantowego, zajmująca pierwsze miejsce wśród krajów G7 pod względem nakładów w tym obszarze per capita. Jednak w przeciwieństwie do innych krajów Kanada nie ma formalnie akceptowanego programu kwantowego.
W ramach działań na rzecz przywrócenia gospodarki po economypandemii COVID-19 rząd sformułował propozycję budżetu na 2021 r., zatytułowaną Plan odbudowy, wzrostu i odporności na zatrudnienie. W szczególności planuje się przeznaczyć 288 mln USD na opracowanie i finansowanie krajowej strategii kwantowej. Program zakłada skoordynowany rozwój badań podstawowych i stosowanych oraz umocnienie przywództwa kraju w tym przełomowym kierunku.
Rząd USA ogłasza nowe programy finansowania badań kwantowych
Departament Energii przeznaczy 25 mln dolarów na zasadnicze prace nad rozwojem Internetu kwantowego, które polegają na stworzeniu pierwszego w skali regionalnej stanowiska testowego.
Ponadto dwa nowe programy są obsługiwane przez Stany Zjednoczone.Army Research Office: Pierwszy obejmuje opracowanie całkowicie nowych metod projektowania, produkcji i kontroli kubitów w celu poprawy ich stabilności w porównaniu z nowoczesnymi urządzeniami. Drugi program ma na celu ukierunkowane wsparcie utalentowanych doktorantów i naukowców spośród obywateli USA w dziedzinie kwantowego przetwarzania informacji i wykrywania kwantowego.
Australijski Departament Obrony wybiera NEC i D-Wave do wyzwań logistycznych dla obrony Defense
Efektem konkursu jest współpracaAustralijskie przedstawicielstwo NEC Corporation – NEC Australia – i D-Wave Systems Inc. (Kanada) została wybrana na wykonawcę projektu dotyczącego wykorzystania hybrydowego przetwarzania kwantowego w rozwiązywaniu problemu „ostatniej mili” w logistyce. Opracowana technologia ma na celu optymalizację wykorzystania pojazdów autonomicznych do zaopatrywania różnych jednostek z centralnej bazy zaopatrzeniowej.
NEC i D-Wave zawarły umowę partnerską w listopadzie 2019 r., aby wspólnie rozwijać aplikacje kwantowe. To pierwsza taka interakcja dla firm z klientami spoza Japonii.
W Finlandii utworzono nowy instytut, którego zadaniem jest koordynacja prac w dziedzinie technologii kwantowych
Uniwersytet Aalto, Uniwersytet w Helsinkach i CentrumTechnical Research Finland VTT podpisało umowę o współpracy w dziedzinie nauk i technologii kwantowych pod auspicjami utworzonego Fińskiego Instytutu Kwantowego Q. Łącząc siły, strony starają się utrzymać Finlandię w czołówce coraz bardziej konkurencyjnej globalnej branży technologicznej. .
Obecnie VTT wraz z fińskimstartup IQM pracuje nad stworzeniem pierwszego komputera kwantowego w Finlandii. Projekt ten posłuży jako początkowa platforma dla dalszych badań, innowacji i działań komercyjnych w dziedzinie technologii kwantowych.
Przemysł kwantowy
PsiQuantum i GlobalFoundries rozpoczynają masową produkcję komponentów procesorów fotonicznych
Kalifornijski startup PsiQuantum jestlider w przyciąganiu inwestycji wśród wszystkich firm kwantowych (508,5 mln USD). Jej celem jest opracowanie pierwszego na świecie fotonicznego procesora kwantowego Q1 z milionem kubitów.
Razem z GlobalFoundries, która zajmuje sięDzięki produkcji kontraktowej produktów półprzewodnikowych, PsiQuantum zademonstrowało zdolność do wytwarzania i integrowania, na standardowym sprzęcie, głównych komponentów procesora fotonicznego, w tym obwodów optycznych, pojedynczych źródeł fotonów i detektorów. Specjalny sprzęt wymagany do masowej produkcji procesorów fotonicznych został już zainstalowany w dwóch fabrykach GlobalFoundries w Nowym Jorku (fotonika krzemowa) i Dreźnie (komponenty elektroniczne) i wkrótce będzie masowo produkowany.
NTT i Tokyo Institute of Technology badają zastosowania maszyn w medycynie
Spójna maszyna Isinga wykorzystuje kwantefekty w układzie oddziałujących ze sobą spinów, ale nie jest w pełni komputerem kwantowym. Jego głównym celem jest rozwiązywanie problemów optymalizacji kombinatorycznej. NTT Research i Tokyo Institute of Technology wykorzystują maszynę Ising do tworzenia nowych leków. Zadanie obliczeniowe polega na znalezieniu optymalnego dopasowania między kolosalną liczbą kombinacji cząsteczek leku i białek docelowych.
Drugim obszarem zastosowania jest tzw. skompresowanysondowanie - pozwoli Ci przetwarzać ogromne zbiory danych z dużą szybkością, szybko odrzucając fragmenty, które nie zawierają przydatnych informacji. Takie podejście można wykorzystać do analizy obrazowania metodą rezonansu magnetycznego i obrazów tomografii komputerowej.
Quantum Brilliance i Quantum South opracują rozwiązania optymalizujące logistykę
Australijski startup Quantum Brillianceopracowuje platformę kwantową opartą na wakatach azotu w diamencie, zdolną do pracy w temperaturze pokojowej. Współpraca z Quantum South (Urugwaj) rozpoczęła się w 2018 roku i początkowo miała na celu opracowanie rozwiązań logistycznych z wykorzystaniem oprogramowania emulatora procesora. Firmy zostały finalistami konkursu Airbus Quantum Computing Challenge.
Firmy instalują teraz dwa kubitykomputer kwantowy w centrum superkomputerowym Pawsey w Perth w Australii, w celu integracji z klasycznym superkomputerem i rozwiązywania problemów logistycznych w środowisku hybrydowym. Oczekuje się, że wraz ze wzrostem wielkości procesora i rozwojem oprogramowania system obliczeniowy będzie znacząco przewyższał urządzenia klasyczne pod względem mocy obliczeniowej.
Q-CTRL bada optymalizację ruchu w Australii
Australijski Departament TransportuNowa Południowa Walia ogłosiła współpracę z firmą Q-CTRL w celu wykorzystania komputera kwantowego do zarządzania złożoną siecią transportową. Q-CTRL zajmie się także jednym z palących problemów największego australijskiego miasta Sydney – aktualizacją rozkładów jazdy komunikacji miejskiej podczas masowych wydarzeń publicznych. Możliwość dostosowywania rozkładów jazdy w czasie rzeczywistym może znacząco poprawić efektywność miejskiej sieci transportowej i zmniejszyć problemy z zatłoczeniem.
Pierwszy IBM Q System One zainstalowany w Europie
Pierwszy komputer kwantowy IBM poza USAzostał zainstalowany w ramach wspólnego projektu z Fraunhofer-Gesellschaft. Maszyna jest zainstalowana w zakładzie IBM w Eningen koło Stuttgartu, do wyłącznego użytku Towarzystwa Fraunhofer i jego partnerów w ramach działalności Centrum Kompetencyjnego Obliczeń Kwantowych Badenii-Wirtembergii.
IBM Q System One będzie używany wzgodnie z prawem niemieckim, co jest istotną zaletą dla użytkowników w zakresie ochrony danych i bezpieczeństwa własności intelektualnej. Instalacja drugiego komputera kwantowego IBM poza Stanami Zjednoczonymi planowana jest w tym roku na Uniwersytecie Tokijskim.
Stworzono czujnik kwantowy, który może monitorować cały zakres częstotliwości radiowych
Czujniki kwantowe oparte na atomach Rydbergadopiero niedawno zaczęto ich używać jako detektorów promieniowania elektromagnetycznego. Po raz pierwszy zaczęły być opracowywane przez wojsko amerykańskie w celu monitorowania przestrzeni częstotliwości radiowych za pomocą jednego szerokopasmowego detektora dla wszystkich pasm fal radiowych.
W nowej pracy badacze wojskowi armii amerykańskiejLaboratorium badawcze wykazało wysoką czułość kompaktowego (1 cm) czujnika w zakresie od 1 kHz do 1 THz, a także porównało go z alternatywnymi odbiornikami szerokopasmowymi opartymi na kryształach elektrooptycznych i antenach dipolowych.
Lidar kwantowy pomoże wykryć wycieki metanu podczas wydobycia ropy i gazu ziemnego
Opracowano technologię QLM (Wielka Brytania).ultraczuły lidar atmosferyczny z kwantowym detektorem pojedynczych fotonów zdolny do wizualizacji i ilościowego oznaczania wycieków metanu z produkcji i wykorzystania ropy naftowej i gazu ziemnego.
Projekt jest wspierany przez BP, NationalGrid, AMETEK Land i rząd Wielkiej Brytanii oraz lidar były jednymi z pierwszych komercyjnych produktów w ramach krajowego programu technologii kwantowych w Wielkiej Brytanii. Pierwsza wersja lidara jest dostępna do testów komercyjnych w tym roku, a testy kamer instalowanych na bezzałogowych statkach powietrznych rozpoczną się w 2022 roku.
Czytaj więcej:
Mgławice, komety i gwiezdne żłobki: pokazuje najlepszą astrofotografię roku
Dane z satelitów szpiegowskich pomogły ustalić przyczynę topnienia lodowców w Azji
Koronawirus w jaskini: wszystko o chińskich górnikach, którzy w 2012 roku cierpieli na dziwne zapalenie płuc