Trots pandemin slutade inte utvecklingen inom kvantberäkningsområdet: globala IT-jättar
Forskning och utveckling
Snabbaste slumptalsgeneratorn
Slumpmässiga siffror är viktigakryptografi och numerisk modellering. Ett team av forskare från Ryska Quantum Center, tillsammans med kollegor från Oxford University, Goldsmiths College och Free University of Berlin, tillkännager utvecklingen av en ultrasnabb optisk enhet som kan generera en garanterad slumpmässig sekvens med en hastighet på 8,05 GB per andra, vilket gör det till den snabbaste slumptalsgeneratorn hittills. Tidigare skapade prototyper av sådana enheter hade en hastighet flera storleksordningar lägre.
Den utvecklade tekniken kan ligga till grundproduktion av kommersiella enheter med ett brett användningsområde. Således introducerade Samsung nyligen en mobiltelefon med en kvantgenerator för slumptal, vilket indikerar efterfrågan på denna teknik på massmarknaden.
Drone-baserat kvantnätverk
Intrassade fotoner överfördes tidigare framgångsrikt tillavståndet är mer än tusen kilometer mellan satellit- och markstationerna, men nu har ett team av forskare från Nanjing University visat att säker kommunikation kan upprättas med ganska billig utrustning.
I detta experiment var kvantnätverketimplementeras med hjälp av två frittflygande drönare i luften på ett avstånd av 400 meter från varandra och på ett avstånd av 200 meter från deras markmottagningsstationer. Totalt, med hänsyn till höjden på droneflygningarna, hade kvantkommunikationskanalen genom luften en total längd på cirka en kilometer. Markstationer för att ta emot fotoner var beväpnade med teleskop med 26 mm bländare och enfotonmottagare.
En sådan lösning tillåter var som helst snabbtdistribuera säkra operativa kommunikationskanaler. Framöver planerar teamet att öka storleken på nätverket med hjälp av flera drönare som kan överföra krypterade meddelanden eller data till en kvantdator över långa avstånd.
Kvant teleportering
Forskargrupp bestående avrepresentanter för amerikanska och kanadensiska universitet och företag under ledning av Panayotis Spenzouris (Fermi National Accelerator Laboratory) visade en stabil överföring av kvanttillståndet i en qubit över ett avstånd av 44 kilometer.
Kvantteleportering är nödvändigt för mångakvantinformationsapplikationer, inklusive det så kallade kvantinternet. Fermilabs experiment använde konventionella enfotonsensorer och fiberoptiska telekommunikationsnätverk.
Noggrannheten för överföringen av ett kvanttillstånd iexperimentet var 90%, vilket anses vara ett extremt högt värde. I framtida experiment kommer forskare att sätta ett nytt rekord för teleporteringsintervall och antalet kopplade qubits genom att uppgradera systemet, vilket planeras under andra kvartalet 2021. I framtiden kommer detta att hjälpa till att utföra distribuerad kvantberäkning som klusterberäkning, men utan en flaskhals i form av begränsningar för nätverksbandbredd.
Gitteroperation
Befintliga metoder för kvantfelskorrigering kompliceras av det faktum att deras implementering kräver hundratals eller till och med tusentals fysiska qubits kopplade till varandra.
Teamet vid universitetet i Innsbruck under ledningProfessor Rainer Blatt rapporterade först skapandet av två enkla logiska qubits, skyddade från förlust av kvantinformation, uppnår deras koppling och överför logisk information mellan dem. Detta uppnåddes i en kvantprocessor baserad på jonfällor, bestående av endast tio fysiska qubits, och med hjälp av så kallad gitterkirurgi. Denna teknik gör att logiska qubits kan kombineras eller separeras genom att utföra vissa logiska operationer på en del av de fysiska qubits som ligger bakom dem.
Metoden som används kräver betydligt mindrefler operationer för att skapa qubit-sammankoppling än traditionella metoder, och att demonstrera sådana operationer - grundläggande byggstenar för kvantberäkning - är ett viktigt steg mot det praktiska genomförandet av feltolerant kvantberäkning.
Kvantindustri
Molekylära jämförelser
Läkemedelsindustrin är mycket intresserad av framväxten av ny teknik för att skapa läkemedel, inklusive användning av kvantmolekylär modellering och screening.
tyska läkemedelsjätten BoehringerIngelheim, känd för sin utveckling inom datorstödd läkemedelsdesign och inom silicomodellering, har gått samman med Google inom området kvantberäkning.
Och det schweiziska läkemedelsföretaget Rocheinleder samarbete med British Cambridge Quantum Computing, där kvantberäkningsmetoder kommer att användas för att hitta nya metoder för behandling av sjukdomar.
Tidigare rapporterades att amerikanenbioteknikföretaget Biogen samarbetar med start 1Qbit i ett pilotprojekt som syftar till att påskynda läkemedelsupptäckten genom att använda kvantdatorer för molekylära jämförelser. Med hjälp av kvantundersökning av ett stort antal molekyler planerar hon att hitta nya effektiva läkemedel för neurodegenerativa sjukdomar som multipel skleros, Alzheimers och Parkinsons.
Flera fasflöden
Aker BP (ett stort oberoende oljeprospekterings- och produktionsbolag i Europa - Hi-Tech) och CQC har skapat en kvantmaskininlärningsalgoritm för att klassificera flerfasflöden.
Flerfasflöden i rörledningstransportkräver ganska noggrann övervakning, spårning, analys och hantering. Algoritmen möjliggör polynomisk tidsflödesanalys och är implementerad på en IBM-kvantprocessor.
Klassificerare testad på Aker-dataBP, kräver endast några få qubits för att matcha prestandan för en klassisk supportvektormaskin (SVM) med icke-linjära kärnor. Det är en av de allra första applikationerna för kvantmaskininlärningslösningar i NISQ-eran inom energisektorn.
Delar till BMW
Den tyska biltillverkaren har påbörjat ett experiment för att optimera inköps- och leveranssystemet för produktionskomponenter med hjälp av en kvantdator.
Vanligtvis inom produktionscykelnbiltillverkare överväger hundratals leveransalternativ från olika leverantörer med varierande leveranstider och reservkostnader. Att välja den optimala kretsen är en skrämmande beräkningsuppgift. BMW planerar att genomföra de första beräkningarna på Honeywell H0-datorn och senare flytta till det mer kraftfulla H1-systemet. Det antas att beräkningsfördelen jämfört med klassiska datorsystem kommer att uppnås på ett och ett halvt till två år.
I oktober 2020 tillkännagav en annan stor biltillverkare, Toyota, lanseringen av ett liknande projekt för att optimera sitt logistiknätverk.
Upplösning kryostat
Pionjär inom upplösningskristostater,Oxford Instruments NanoScience har meddelat ett partnerskap med Oxford Quantum Circuits, som kommer att vara de första i världen som accepterar leveransen av nästa generations Proteox Cryofree®-kylsystem.
Låga temperaturer är nödvändiga för att upptäckasubtila kvanteffekter dolda av buller från termiska vibrationer, men effektiv kylning är fortfarande ett allvarligt problem i många implementeringar av kvantsystem.
Ny upplösningkryostat från Oxford Instrumentsger hög stabilitet för temperaturkontroll i mK-området och stöder ett stort antal elektriska anslutningar, vilket underlättar integrationen av kvantprocessorer.
Kvantdatorer med jonfällor
Startup IonQ tillkännagav en treårig allians medQuantum Information Research Support Center (Q Center) är en oberoende organisation etablerad vid Sungkyunkwan University i Sydkorea för att bilda ett nationellt forskningsekosystem inom området kvantinformationsvetenskap.
Samarbetet kommer att skapa kvantitetdatorer med jonfällor IonQ tillgängliga för forskare och studenter i Sydkorea. IonQ anser att den högteknologiska sydkoreanska marknaden är viktig för utvidgningen av sin egen teknik.
Sydkoreas nationella kvantprogram startade 2019 och planerar att skapa en kvantprocessor med fem kvbit inom fem år.
Nationella kvantprogram
1,8 miljarder euro för kvantindustrin
Frankrike meddelade officiellt beslutetinvestera 1,8 miljarder euro i kvantteknik. Enligt den plan som Frankrikes president Emmanuel Macron presenterat är investeringen planerad för fem år. Den franska regeringen kommer att öka anslagen till kvantindustrin från nuvarande 60 miljoner euro till 200 miljoner euro per år. Ytterligare 200 miljoner euro kommer från Europeiska unionen och 550 miljoner euro förväntas från den privata sektorn.
Av dessa fonder:
- cirka 780 miljoner euro kommer att avsättas för att skapa en kvantdator.
- 250 miljoner euro för kvantsensorer;
- 150 miljoner euro för kryptografi efter kvantitet;
- 320 miljoner euro för kvantkommunikation;
- 300 miljoner euro för relaterad teknik som kryogenik.
Med denna investeringsvolym kommer Frankrike att bli ett av de ledande länderna som investerar i kvantteknologi, tillsammans med USA, Kina, Indien och Tyskland.
Bavarian Quantum Initiative
Munich Quantum kommer att skapas i Tysklanddalen, för vars drift Bayern kommer att anslå totalt 300 miljoner euro. I kvantdalen kommer det att finnas en teknikpark med välutrustade renrum, system för tillverkning av nano- och tunnfilmsmaterial samt utvecklings- och testlaboratorier.
De viktigaste uppgifterna i dalen kommer att vara att skapakvantdatorer, kvantsimulatorer för att hitta nya material, forskning inom kvantmetrologi för mycket noggranna mätningar av elektriska eller magnetiska fält och kvantkryptografi.
Observera att Tyskland redan har den störstaEU har ett nationellt program för utveckling av kvantteknik. I juli 2020 tillkännagav den federala regeringen sin förlängning för de kommande 10 åren med en budget på 2 miljarder euro utöver EU:s allmänna kvantprogram.
Modulärt tillvägagångssätt
När du skapar kvantdatorer, deras nyckelkomponenter designas och tillverkas vanligtvis av ett företag, vilket är ganska kostsamt och tidskrävande. För att påskynda utvecklingen av en nationell kvantdator har flera nystartade företag i Nederländerna kommit överens om att använda en modulär metod: oberoende företag kommer att fokusera på att utveckla vissa delar av kvantdatorn för att integrera dem i ett enda system i framtiden.
Medlemmar i det nya konsortiet IMPAQT, skapatFör detta ändamål har startups blivit Orange QS - en leverantör av integrerade kvantsystem, Qblox - en leverantör av en kvantkontrollstack, Delft Circuits - en utvecklare av kvantutrustning för kryogen input-output och Qu&Co - en utvecklare av kvantum. algoritmer och programvara.
2021 har börjat för det globala kvantetsamhällen är så aktiva som möjligt: offentliga investeringar i utveckling har ökat, antalet både industriella fall och internationella studier har ökat. Den fullständiga versionen av sammandraget finns på webbplatsen för det ryska Quantum Center.
Se även:
Fysiker har skapat en analog av ett svart hål och bekräftat Hawkings teori. Vart leder det?
Abort och vetenskap: vad kommer att hända med barnen som kommer att föda
En kärnkraftsmotor byggs för flygningar till Mars. Hur är det farligt?