Výskum a vývoj
Austrálski vedci vyvinuli ultrarýchle otáčanie dier
Jednou z výziev pri vývoji spin qubitovje strata ich súdržnosti so zvýšením rýchlosti práce. Nová štúdia austrálskych vedcov (FLEET, CQC2T) v spolupráci s kolegami z University of British Columbia (Kanada) naznačuje, že kompromisu medzi rýchlosťou a koherenciou je možné dosiahnuť použitím dier ako qubit, správajúcich sa ako kladne nabité elektróny. Dierovače na rozdiel od elektronických sú oveľa menej vystavené nežiaducim kolísavým elektrickým poliam, ktoré existujú v akomkoľvek materiáli. Navyše „zlatá stredná cesta“, v ktorej je jamkový qubit najmenej citlivý na taký hluk, je tiež bodom, kde sa s ním dá najrýchlejšie pracovať. Tento prístup otvára možnosť potenciálneho škálovania qubitov na mini-kvantový počítač na základe „poľa“ bitov.
Vedci zo Stuttgartu spochybnili existenciu kvantových spinových tekutín
Otáčavá tekutina je veľmi vzácny magnetskupenstvo hmoty, v ktorom na rozdiel od väčšiny materiálov nie sú usporiadané točenia ani pri ultranízkych teplotách, ale tvoria kolektívne zapletené stavy. Z tohto dôvodu sa spinové kvapaliny považujú za sľubné médium pre vytvorenie topologického (bezchybného) kvantového počítača.
Doteraz existovala spinová tekutinapotvrdené iba nepriamymi meraniami a určitými teoretickými predpokladmi. Vedci z univerzity v Stuttgarte prvýkrát použili techniku širokopásmovej spinovej rezonančnej spektroskopie na štúdium procesu usporiadania v spinovej tekutine a zistili, že pri poklese teploty nastáva neočakávaný proces tvorby priestorovo oddelených párov spinov, čo pravdepodobne vyvracia názory na základné vlastnosti tejto exotickej formy hmoty.
Vďaka mačacím qubitom bol kvantový počítač odolnejší voči chybám
Skupina amazonských vedcov vedená FernandomBrandao vyvinul nový dizajn pre kvantový počítač, ktorý je odolný voči chybám. Používali takzvané mačacie qubity alebo qubity v superpozícii koherentných stavov s opačnými fázami. Myšlienka je taká, že akonáhle je takýto qubit stabilizovaný, chyby preklápania bitov sa stávajú extrémne zriedkavými a chyby fázového preklápania sa stávajú bežnejšími. A na ochranu pred chybami v reverzácii fázy môžete použiť aktívnu korekciu chýb.
Vedci vykonali úplné simuláciešum, vrátane hĺbkovej štúdie zriedkavých procesov preklopenia bitov. Použitím architektúry navrhnutej v článku a aktívnou korekciou chýb sa dosiahne logická chyba 2,7 × 10-8 pri použití iba deviatich bitov dátového kódu - čo je zlepšenie o viac ako päť rádov v porovnaní s úplne nechránenými bitmi.
Nový kód na opravu chýb vám umožní pracovať v prostredí s vysokým šumom
Medzi mnohými kódmi na opravu chýb existujetakzvané povrchové kódy. Na ich znázornenie sa používa dvojrozmerná mriežka, na ktorej okrajoch sú umiestnené qubity. Niektoré z nich sú zapojené do výpočtov a druhá časť pomáha identifikovať a opraviť chyby. Povrchové kódy používa napríklad Google vo svojich supravodivých zariadeniach.
Vedci z University of Sydney podVedeniu Benjamina Browna sa podarilo vyvinúť kód, ktorý bol dvakrát tak efektívny ako tie súčasné. Autori ho testovali na malých systémoch a ukázali, že nový kód vyžaduje na opravu chýb menej ďalších fyzických qubitov a v niektorých prípadoch prekračuje teoretický odhad. Vďaka svojej robustnosti voči šumu sú nové kódy sľubné pre aplikácie vo veľkých systémoch, kde budú vyžadovať podstatne menej ďalších qubitov.
Národné kvantové programy
Spustenie domácich cloudových platforiem pre prístup ku kvantovým počítačom
Ruské kvantové centrum otvorilo cloudový prístupdo kvantového výpočtového emulátora SimCIM, ktorý využíva klasické algoritmy, ktoré simulujú správanie kvantových systémov. Cloudová platforma bude užitočná pri riešení diskrétnych optimalizačných problémov, ako aj pri analýze ekonomického efektu zavedenia architektúr kvantových výpočtov.
V budúcnosti bude platforma poskytovať prístup knajnovšie kvantové počítače vytvorené v rámci implementácie Roadmap for Quantum Computing, ako aj kvantové počítače od medzinárodných spoločností tretích strán. Pre pohodlie klientskych spoločností z rôznych odvetví bola vytvorená sada hotových aplikácií pre finančnú optimalizáciu, kvantovú chémiu, bioinformatiku, logistiku atď., ako aj sada nástrojov na porovnávaciu analýzu algoritmov.
Fyzický základ pre druhú platformu,vyvinuté v Centre pre kvantové technológie Moskovskej štátnej univerzity, existujú dva systémy: kvantový procesor založený na neutrálnych atómoch v optických pasciach a lineárno-optický kvantový počítač. V súčasnosti sú používateľom k dispozícii klasické simulátory kvantových procesorov, v blízkej budúcnosti bude možné získať prístup k skutočnému optickému čipu. Platforma umožňuje implementovať a testovať takmer všetky kvantové a hybridné kvantovo-klasické algoritmy.
Kanadský inštitút vydal správu o národných kvantových stratégiách 46 krajín
57-stranová správa obsahuje analýzu existujúcichvo svete kvantových iniciatív. Podľa úrovne rozvoja národných programov sú krajiny rozdelené do štyroch kategórií: 17 krajín s koordinovanou kvantovou stratégiou (vrátane Ruska, USA, Číny, Nemecka, Francúzska), tri krajiny s rozvíjajúcou sa kvantovou stratégiou (Kanada), 12 krajín bez formálne prijatej stratégie, ale s výrazným podielom vládnych iniciatív v kvantovej oblasti (Austrália, Dánsko, Fínsko) a 14 krajín participujúcich na medzinárodných programoch (Pobaltské krajiny, Turecko, Poľsko).
Medzi rôzne vládne podporné opatrenia patria:vytváranie výskumných centier a centier výskumu a vývoja, súťaže o vládne granty, priame investície do kvantových projektov a rizikové financovanie. Väčšina týchto opatrení sa podľa autorov správy realizovala v Rusku s výnimkou organizovania špecializovaných grantových súťaží v oblasti kvantovej vedy a techniky.
Najlepšie univerzity v kvantovom výpočte
Odborníci z portálu The Quantum Daily vymenovali 12 najlepších výskumných univerzít na svete, ktoré dosiahli úspech vo vývoji kvantových výpočtových systémov.
Medzi nimi päť amerických univerzít ainštitúty (Harvard, MIT, univerzity v Marylande, Berkeley a Chicago) a po jednej univerzite z Číny (University of Science and Technology), Kanady (Waterloo), Singapuru (Nanyang Technological University), Austrálie (Sydney), Nemecka (Ludwig a Maximilian) v Mníchove) a Rakúsku (Innsbruck).
Kanadská vláda investuje 288 miliónov dolárov do kvantového výskumu za sedem rokov
Kanada je jedným zo svetových lídrov voblasť kvantového výskumu a vývoja, ktorá sa umiestnila na prvom mieste medzi krajinami G7, pokiaľ ide o výdavky v tejto oblasti na obyvateľa. Na rozdiel od iných krajín však Kanada nemá formálne prijatý kvantový program.
V rámci opatrení na obnovu ekonomiky popandémie COVID-19 vláda formulovala návrh rozpočtu na rok 2021 s názvom „Plán obnovy pracovných miest, rastu a odolnosti“. Konkrétne sa plánuje vyčleniť 288 miliónov dolárov na rozvoj a financovanie národnej kvantovej stratégie. Program zahŕňa koordinovaný rozvoj základného a aplikovaného výskumu a posilnenie vodcovstva krajiny v tomto prelomovom smere.
Vláda USA oznamuje nové programy financovania kvantového výskumu
Ministerstvo energetiky vyčleňuje 25 miliónov dolárov na základnú prácu na rozvoji kvantového internetu, ktorá zahŕňa vytvorenie prvého testovacieho lôžka v regionálnom meradle.
USA tiež podporujú dva nové programy.Army Research Office: Prvý zahŕňa vývoj zásadne nových metód navrhovania, výroby a kontroly qubits na zlepšenie ich stability v porovnaní s modernými zariadeniami. Druhý program je zameraný na cielenú podporu talentovaných postgraduálnych študentov a výskumných pracovníkov z radov občanov USA v oblasti kvantového spracovania informácií a kvantového snímania.
Austrálske ministerstvo obrany vyberá NEC a D-Wave pre logistické výzvy v oblasti obrany
Výsledkom súťaže je spoluprácaAustrálske zastúpenie NEC Corporation – NEC Australia – a D-Wave Systems Inc. (Kanada) bola vybraná ako realizátor projektu o využití hybridných kvantových výpočtov pri riešení problému „poslednej míle“ v logistike. Vyvinutá technológia je navrhnutá tak, aby optimalizovala využitie autonómnych vozidiel na zásobovanie rôznych jednotiek z centrálnej zásobovacej základne.
Spoločnosti NEC a D-Wave uzavreli v novembri 2019 partnerskú dohodu o spoločnom vývoji kvantových aplikácií. Toto je prvá takáto interakcia pre spoločnosti so zákazníkmi mimo Japonska.
Vo Fínsku bol vytvorený nový inštitút na koordináciu práce v oblasti kvantových technológií
Aalto University, Helsinská univerzita a CenterTechnický výskum Fínsko VTT podpísalo dohodu o spolupráci v oblasti kvantovej vedy a techniky pod záštitou zavedeného Fínskeho inštitútu kvantového inštitútuQ. Spoločnými silami sa strany snažia udržať Fínsko na čele čoraz konkurenčnejšej globálnej technologickej oblasti.
V súčasnosti VTT spolu s fínskymstartup IQM pracuje na vytvorení prvého kvantového počítača vo Fínsku. Tento projekt bude slúžiť ako počiatočná platforma pre ďalší výskum, inovácie a obchodné aktivity v oblasti kvantových technológií.
Kvantový priemysel
PsiQuantum a GlobalFoundries začínajú masovú výrobu komponentov fotonických procesorov
Kalifornský startup PsiQuantum jelíder v lákaní investícií medzi všetkými kvantovými spoločnosťami (508,5 milióna dolárov). Jeho cieľom je vyvinúť prvý fotomantický kvantový procesor Q1 na svete s rýchlosťou qubit.
Spolu s GlobalFoundries, ktorá sa zaoberáZmluvnou výrobou polovodičových výrobkov preukázala spoločnosť PsiQuantum schopnosť vyrábať a integrovať na štandardnom vybavení hlavné komponenty fotonického procesora vrátane optického obvodu, zdrojov jedného fotónu a detektorov. Špeciálne vybavenie potrebné na hromadnú výrobu fotonických procesorov bolo už nainštalované v dvoch továrňach GlobalFoundries v New Yorku (kremíková fotonika) a Drážďanoch (elektronické súčiastky) a čoskoro sa bude hromadne vyrábať.
NTT a Tokijský technologický inštitút študujú aplikácie strojov v medicíne
Koherentný Isingov stroj využíva kvantumúčinky v systéme interagujúcich točení, ale nie je to úplne kvantový počítač. Jeho hlavným účelom je vyriešiť kombinatorické optimalizačné problémy. Výskum NTT a Tokijský technologický inštitút používajú Ising Machine na výrobu nových liekov. Výpočtovou úlohou je nájsť optimálnu zhodu medzi kolosálnym počtom kombinácií molekúl liečiva a cieľovými proteínmi.
Druhou oblasťou použitia je takzvaná komprimovanásondovanie - umožní vám spracovať obrovské súbory údajov vysokou rýchlosťou a rýchlo vyhodiť fragmenty, ktoré neobsahujú užitočné informácie. Tento prístup je možné použiť na analýzu snímok magnetickou rezonanciou a počítačovej tomografie.
Quantum Brilliance a Quantum South vyvinú riešenia na optimalizáciu logistiky
Austrálsky startup Quantum Brilliancevyvíja kvantovú platformu založenú na voľných miestach dusíka v diamantoch, schopných pracovať pri izbových teplotách. Spolupráca so spoločnosťou Quantum South (Uruguaj) sa začala v roku 2018 a spočiatku bola zameraná na vývoj logistických riešení pomocou softvérového emulátora procesora. Spoločnosti sa stali finalistami súťaže Airbus Quantum Computing Challenge.
Spoločnosti teraz inštalujú dva qubitykvantový počítač v superpočítačovom centre Pawsey v austrálskom Perthe s cieľom integrovať sa s klasickým superpočítačom a riešiť logistické problémy v hybridnom prostredí. Očakáva sa, že s rastúcou veľkosťou procesora a vývojom softvéru výpočtový systém výrazne prekoná klasické zariadenia vo výpočtovom výkone.
Q-CTRL skúma optimalizáciu návštevnosti v Austrálii
Austrálske ministerstvo dopravyNový Južný Wales oznámil spoluprácu s Q-CTRL na použití kvantového počítača na riadenie komplexnej dopravnej siete. Q-CTRL bude tiež riešiť jeden z naliehavých problémov pre najväčšie austrálske mesto Sydney – aktualizáciu cestovných poriadkov verejnej dopravy počas hromadných verejných podujatí. Schopnosť upravovať cestovné poriadky v reálnom čase môže výrazne zlepšiť efektivitu mestskej dopravnej siete a znížiť problémy so zápchami.
Prvý IBM Q System One nainštalovaný v Európe
Prvý kvantový počítač IBM mimo USAbola inštalovaná v rámci spoločného projektu s Fraunhofer-Gesellschaft. Stroj je inštalovaný v závode IBM v Ehningene neďaleko Stuttgartu pre výhradné použitie Fraunhofer Society a jej partnerov v rámci aktivít kompetenčného centra pre kvantovú výpočtovú techniku Baden-Württemberg.
IBM Q System One sa bude používať vv súlade s nemeckým právom, čo je pre používateľov dôležitá výhoda z hľadiska ochrany údajov a bezpečnosti duševného vlastníctva. Inštalácia druhého kvantového počítača IBM mimo USA je tento rok naplánovaná na Tokijskej univerzite.
Bol vytvorený kvantový senzor schopný monitorovať celý rádiofrekvenčný rozsah
Kvantové senzory založené na Rydbergových atómochlen veľmi nedávno sa začali používať ako detektory elektromagnetického žiarenia. Prvýkrát ich začala vyvíjať americká armáda s cieľom monitorovať vysokofrekvenčný priestor pomocou jediného širokopásmového detektora pre všetky pásma rádiových vĺn.
V novej práci vojenskí výskumníci americkej armádyVýskumné laboratórium preukázalo vysokú citlivosť kompaktného (1 cm) snímača v rozsahu od 1 kHz do 1 THz a porovnalo ho aj s alternatívnymi širokopásmovými prijímačmi na báze elektro-optických kryštálov a dipólových antén.
Kvantový lidar pomôže odhaliť úniky metánu pri ťažbe ropy a zemného plynu
Vyvinutá technológia QLM (UK).ultracitlivý atmosférický lidar s kvantovým jednofotónovým detektorom schopným vizualizovať a kvantifikovať úniky metánu z produkcie a používania ropy a zemného plynu.
Projekt je podporovaný spoločnosťou BP, NationalGrid, AMETEK Land a vláda Spojeného kráľovstva a lidar boli jedným z prvých komerčných produktov v rámci britského národného programu kvantovej technológie. Prvá verzia lidaru je k dispozícii pre komerčné testovanie tento rok a testy kamier inštalovaných na bezpilotných vzdušných prostriedkoch začnú v roku 2022.
Čítaj viac:
Hmloviny, kométy a hviezdne škôlky: ukazujú najlepšiu astrofotografiu roku
Dáta zo špionážnych satelitov pomohli zistiť príčinu topenia ľadovcov v Ázii
Koronavírus v jaskyni: všetko o čínskych baníkoch, ktorí v roku 2012 utrpeli podivný zápal pľúc