Napriek pandémii sa vývoj v oblasti kvantových počítačov nezastavil: globálni IT giganti
Výskum a vývoj
Najrýchlejší generátor náhodných čísel
Náhodné čísla sú kľúčovékryptografia a numerické modelovanie. Tím vedcov z ruského Kvantového centra spolu s kolegami z Oxfordskej univerzity, Goldsmiths College a Free University of Berlin ohlási vývoj ultrarýchleho optického zariadenia schopného generovať zaručenú náhodnú sekvenciu rýchlosťou 8,05 GB za sekundu, čo z neho robí najrýchlejší generátor náhodných čísel k dnešnému dňu. Predtým vytvorené prototypy takýchto zariadení mali rýchlosť o niekoľko rádov nižšiu.
Vyvinutá technológia môže tvoriť základvýroba komerčných zariadení so širokým spektrom použitia. Samsung tak nedávno predstavil mobilný telefón s kvantovým generátorom náhodných čísel, čo naznačuje dopyt po tejto technológii na masovom trhu.
Kvantová sieť založená na dronoch
Zapletené fotóny boli predtým úspešne prenesené navzdialenosť medzi satelitnými a pozemnými stanicami je viac ako tisíc kilometrov, ale teraz tím vedcov z univerzity v Nanjing ukázal, že bezpečnú komunikáciu je možné nadviazať pomocou pomerne lacného vybavenia.
V tomto experimente bola kvantová sieťrealizované pomocou dvoch voľne lietajúcich dronov vo vzduchu vo vzdialenosti 400 metrov od seba a vo vzdialenosti 200 metrov od ich pozemných prijímacích staníc. Celkovo mal kvantový komunikačný kanál vzduchom, berúc do úvahy výšku letov dronu, celkovú dĺžku asi kilometer. Pozemné stanice na príjem fotónov boli vyzbrojené ďalekohľadmi s otvorom 26 mm a jednofotónovými prijímačmi.
Takéto riešenie umožní kdekoľvek rýchlonasadiť bezpečné operačné komunikačné kanály. Do budúcnosti tím plánuje zväčšiť veľkosť siete pomocou viacerých dronov, ktoré môžu prenášať šifrované správy alebo dáta do kvantového počítača na veľké vzdialenosti.
Kvantová teleportácia
Výskumný tím pozostávajúci zzástupcovia amerických a kanadských univerzít a spoločností pod vedením Panayotisa Spenzourisa (Fermi National Accelerator Laboratory) preukázali stabilný prenos kvantového stavu qubitu na vzdialenosť 44 kilometrov.
Kvantová teleportácia je pre mnohých nevyhnutnákvantové informačné aplikácie vrátane takzvaného kvantového internetu. Fermilabov experiment využíval konvenčné jednofotónové senzory a telekomunikačné siete z optických vlákien.
Presnosť prenosu kvantového stavu v roku 2006experiment bol 90%, čo sa považuje za mimoriadne vysokú hodnotu. V budúcich experimentoch vedci nastavia nový rekord v teleportačnej vzdialenosti a počte spojených qubitov aktualizáciou systému, ktorá je plánovaná na druhý štvrťrok 2021. V budúcnosti to pomôže vykonávať distribuované kvantové výpočty ako klaster, ale bez úzkeho miesta v podobe obmedzení šírky pásma siete.
Mriežková chirurgia
Existujúce metódy kvantovej korekcie chýb komplikuje skutočnosť, že ich implementácia vyžaduje stovky alebo dokonca tisíce navzájom prepojených fyzických qubitov.
Tím Univerzity v Innsbrucku pod vedenímProfesor Rainer Blatt najprv informoval o vytvorení dvoch samostatných logických qubitov, chránených pred stratou kvantových informácií, o dosiahnutí ich spojenia a prenosu logických informácií medzi nimi. Dosiahlo sa to v kvantovom procesore založenom na iónových pasciach, pozostávajúcom iba z desiatich fyzických qubitov, a pomocou takzvanej mriežkovej chirurgie. Táto technika umožňuje kombinovať alebo oddeľovať logické qubity vykonaním určitých logických operácií na časti fyzických qubitov, ktoré sú ich základom.
Použitá metóda vyžaduje podstatne menejviac operácií na vytvorenie zreťazenia qubit ako tradičné prístupy a demonštrácia týchto operácií - základných stavebných kameňov pre kvantové výpočty - je dôležitým krokom k praktickej implementácii kvantového výpočtu odolného voči chybám.
Kvantový priemysel
Molekulárne porovnania
Farmaceutický priemysel sa mimoriadne zaujíma o vývoj nových technológií na výrobu liekov, vrátane využívania kvantového molekulárneho modelovania a skríningu.
Nemecký farmaceutický gigant BoehringerIngelheim, známy svojim vývojom v oblasti počítačom podporovaného dizajnu liekov a modelovania silico, spojil svoje sily so spoločnosťou Google v oblasti kvantových výpočtov.
A švajčiarska farmaceutická spoločnosť Rochezačína spolupráca s britským Cambridge Quantum Computing, v ktorom budú metódy kvantového výpočtu použité na nájdenie nových metód liečby chorôb.
Predtým to bolo hlásil, že americkýbiotechnologická spoločnosť Biogen spolupracuje so startupom 1Qbit na pilotnom projekte zameranom na urýchlenie objavovania liekov pomocou kvantových počítačov na molekulárne porovnania. Pomocou kvantového skríningu veľkého množstva molekúl plánuje nájsť nové účinné lieky na neurodegeneratívne ochorenia, ako je roztrúsená skleróza, Alzheimerova choroba a Parkinsonova choroba.
Viacfázové toky
Aker BP (veľká nezávislá spoločnosť na prieskum a ťažbu ropy v Európe – Hi-Tech) a CQC vytvorili algoritmus kvantového strojového učenia na klasifikáciu viacfázových tokov.
Viacfázové toky v potrubnej dopravevyžadujú pomerne starostlivé monitorovanie, sledovanie, analýzu a riadenie. Algoritmus umožňuje polynomiálnu analýzu časového toku a je implementovaný na kvantovom procesore IBM.
Klasifikátor testovaný na údajoch spoločnosti AkerBP vyžaduje na porovnanie výkonu klasického podporného vektorového stroja (SVM) s nelineárnymi jadrami iba pár qubitov. Je to jedna z prvých aplikácií riešení kvantového strojového učenia z obdobia NISQ v energetickom sektore.
Diely pre BMW
Nemecká automobilka začala experiment na optimalizáciu systému obstarávania a zásobovania výrobných komponentov pomocou kvantového počítača.
Spravidla v rámci výrobného cykluautomobilky uvažujú o stovkách možností zásobovania od rôznych dodávateľov s rôznymi dodacími lehotami a nákladmi na diely. Výber optimálneho obvodu je náročnou výpočtovou úlohou. Spoločnosť BMW plánuje uskutočniť prvé výpočty na počítači Honeywell H0 a neskôr prejsť na výkonnejší systém H1. Predpokladá sa, že výpočtová výhoda oproti klasickým výpočtovým systémom sa dosiahne za jeden a pol až dva roky.
V októbri 2020 ďalší veľký výrobca automobilov, Toyota, oznámil spustenie podobného projektu na optimalizáciu svojej logistickej siete.
Rozpúšťací kryostat
Priekopník v oblasti rozpúšťacích kryostatov,Spoločnosť Oxford Instruments NanoScience oznámila partnerstvo so spoločnosťou Oxford Quantum Circuits, ktorá ako prvá na svete prijme dodávku chladiacej sústavy novej generácie Proteox Cryofree®.
Na detekciu sú potrebné nízke teplotyjemné kvantové efekty skryté pred hlukom tepelných vibrácií, ale efektívne chladenie zostáva vážnym problémom v mnohých implementáciách kvantových systémov.
Nový rozpúšťací kryostat od Oxford Instrumentsposkytuje vysokú stabilitu regulácie teploty v rozsahu mK a podporuje veľké množstvo elektrických spojení, čo uľahčuje integráciu kvantových procesorov.
Kvantové počítače s iónovými pascami
Startup IonQ oznámil trojročnú alianciu sQuantum Information Research Support Center (Q Center) je nezávislá organizácia založená na univerzite Sungkyunkwan v Južnej Kórei s cieľom vytvoriť národný výskumný ekosystém v oblasti kvantovej informačnej vedy.
Spolupráca vytvorí kvantumpočítače s iontovými pascami IonQ dostupné pre vedcov a študentov v Južnej Kórei. IonQ považuje high-tech juhokórejský trh za dôležitý pre rozšírenie svojej vlastnej technológie.
Juhokórejský národný kvantový program začal v roku 2019 a počíta s vytvorením päťkbitového kvantového procesora do piatich rokov.
Národné kvantové programy
1,8 miliárd eur pre kvantový priemysel
Francúzsko oficiálne oznámilo rozhodnutieinvestovať 1,8 miliardy eur do kvantových technológií. Podľa plánu, ktorý predstavil francúzsky prezident Emmanuel Macron, je investícia naplánovaná na päť rokov. Francúzska vláda zvýši financie pre kvantový priemysel zo súčasných 60 miliónov eur na 200 miliónov eur ročne. Ďalších 200 miliónov eur príde z Európskej únie a 550 miliónov sa očakáva od súkromného sektora.
Z týchto fondov:
- na vytvorenie kvantového počítača bude pridelených asi 780 miliónov eur;
- 250 miliónov EUR na kvantové senzory;
- 150 miliónov EUR na postkvantovú kryptografiu;
- 320 miliónov eur na kvantovú komunikáciu;
- 300 miliónov EUR na súvisiace technológie, ako je kryogenika.
S týmto objemom investícií sa Francúzsko stane jednou z vedúcich krajín investujúcich do kvantových technológií spolu s USA, Čínou, Indiou a Nemeckom.
Bavorská kvantová iniciatíva
Munich Quantum vznikne v Nemeckuúdolia, na prevádzku ktorého Bavorsko vyčlení spolu 300 miliónov eur. V kvantovom údolí bude technologický park s dobre vybavenými čistými priestormi, systémami na výrobu nano- a tenkovrstvových materiálov, ako aj vývojovými a testovacími laboratóriami.
Hlavnými úlohami údolia bude tvorbakvantové počítače, kvantové simulátory na hľadanie nových materiálov, výskum v oblasti kvantovej metrológie pre vysoko presné merania elektrických alebo magnetických polí a kvantová kryptografia.
Všimnite si, že najväčší už má NemeckoEÚ má národný program rozvoja kvantových technológií. V júli 2020 federálna vláda oznámila jeho predĺženie na ďalších 10 rokov s rozpočtom 2 miliardy eur navyše k všeobecnému kvantovému programu EÚ.
Modulárny prístup
Pri vytváraní kvantových počítačov ich kľúčkomponenty zvyčajne navrhuje a vyrába jedna spoločnosť, čo je dosť nákladné a časovo náročné. Na urýchlenie vývoja národného kvantového počítača sa niekoľko začínajúcich spoločností v Holandsku dohodlo na použití modulárneho prístupu: nezávislé spoločnosti sa zamerajú na vývoj určitých prvkov kvantového počítača, aby ich v budúcnosti mohli integrovať do jedného systému.
Vytvorili sa členovia nového konzorcia IMPAQTZa týmto účelom sa startupmi stali Orange QS – dodávateľ integrovaných kvantových systémov, Qblox – dodávateľ kvantového riadiaceho zásobníka, Delft Circuits – vývojár kvantového zariadenia pre kryogénny vstup-výstup a Qu&Co – vývojár kvantového algoritmy a softvér.
Rok 2021 sa začal pre globálne kvantumkomunity sú čo najaktívnejšie: verejné investície do rozvoja vzrástli, zvýšil sa počet priemyselných prípadov aj medzinárodného výskumu. Plnú verziu prehľadu nájdete na webovej stránke ruského kvantového centra.
Pozri tiež:
Fyzici vytvorili analóg čiernej diery a potvrdili Hawkingovu teóriu. Kadiaľ vedie?
Potraty a veda: čo sa stane s deťmi, ktoré budú rodiť
Pre lety na Mars sa stavia jadrový raketový motor. Ako je to nebezpečné?