Дослідження і розробки
Австралійські дослідники розробили надшвидкі дірочні спінові
Однією з проблем при розробці спінових кубітівє втрата їх когерентності при збільшенні швидкості роботи. Нове дослідження австралійських вчених (FLEET, CQC2T) спільно з колегами з Університету Британської Колумбії (Канада) вказує на те, що компроміс між швидкістю роботи і когерентністю може бути досягнутий при використанні в якості кубіта дірок, які поводяться як позитивно заряджені електрони. Діркові кубіти, на відміну від електронних, в значно меншій мірі піддаються впливу небажаних флуктуючих електричних полів, які існують в будь-якому матеріалі. Більш того, «золота середина», в якій дірковий кубіт найменш чутливий до такого шуму, також є точкою, де з ним можна працювати швидше за все. Такий підхід відкриває можливість потенційного масштабування кубітів до міні-квантового комп'ютера, заснованого на «масиві» бітів.
Вчені з Штутгарта засумнівалися в існуванні квантових спінових рідин
Спінова рідина - дуже рідкісне магнітнестан речовини, в якому, на відміну від більшості матеріалів, спини не упорядковуються навіть при наднизьких температурах, а утворюють колективні заплутані стану. З цієї причини спінові рідини розглядаються як перспективна середовища для створення топологічного (захищеного від помилок) квантового комп'ютера.
До сих пір існування спінових рідин булопідтверджено лише непрямими вимірами і певними теоретичними припущеннями. Вчені з Університету Штутгарта за допомогою техніки широкосмугового спін-резонансної спектроскопії вперше досліджували процес упорядкування в спину рідини і виявили, що при зниженні температури відбувається несподіваний процес формування просторово-розділених пар спинив, що, ймовірно, спростовує погляди на фундаментальні властивості цієї екзотичної форми матерії.
«Котячі» кубіти зробили квантовий комп'ютер більш ВІДМОВОСТІЙКО
Група вчених з Amazon під керівництвом ФернандоБрандао розробила нову схему квантового комп'ютера, стійкого до помилок. Вони використовували звані котячі кубити, чи кубити в суперпозиції когерентних станів з протилежними фазами. Ідея полягає в тому, що після стабілізації такого кубіту помилки з переворотом бітів стають надзвичайно рідкісними, а помилки перевороту фази — частішими. А щоб захиститися від помилок перевороту фази, можна використовувати активну корекцію помилок.
Дослідники виконали повне моделюванняшуму, включаючи поглиблене дослідження рідкісних процесів перевороту бітів. Використання архітектури, запропонованої в роботі, і активної корекції помилок дозволяє досягти логічної помилки 2,7 × 10-8, використовуючи всього дев'ять кубітів коду даних - це поліпшення більш ніж на п'ять порядків в порівнянні з повністю незахищеними кубитами.
Новий код корекції помилок дозволяє працювати в умовах підвищених шумів
Серед безлічі кодів корекції помилок існуютьтак звані поверхневі коди. Для їх подання використовується двовимірна решітка, на ребрах якої розташовані кубіти. Частина з них бере участь в обчисленнях, а інша частина допомагає виявляти і виправляти помилки. Поверхневі коди використовує, наприклад, компанія Google в своїх надпровідних пристроях.
Дослідникам з Університету Сіднея підкерівництвом Бенджаміна Брауна вдалося розробити код, який виявився в два рази ефективніше існуючих. Автори протестували його на невеликих системах і показали, що новий код вимагає менше додаткових фізичних кубітів для корекції помилок і в деяких випадках перевершує теоретичну оцінку. Завдяки стійкості до шуму, нові коди виявляються перспективні для застосування у великих системах, де вони будуть вимагати значно менше додаткових кубітів.
Національні квантові програми
Запуск вітчизняних хмарних платформ для доступу до квантових комп'ютерів
Російський квантовий центр відкрив хмарний доступдо емулятора квантових обчислень SimCIM, який використовує класичні алгоритми, які моделюють поведінку квантових систем. Хмарна платформа буде корисною для вирішення завдань дискретної оптимізації, а також для аналізу економічного ефекту від застосування квантових обчислювальних архітектур.
У перспективі платформа забезпечить доступ доновітнім квантовим комп'ютерам, створюваним у межах реалізації Дорожньої карти по квантовим обчисленням, і навіть до квантовим обчислювачам сторонніх міжнародних корпорацій. Для зручності компаній-клієнтів із різних індустрій сформовано комплекс готових додатків для фінансової оптимізації, квантової хімії, біоінформатики, логістики та ін., а також набір інструментів для порівняльного аналізу алгоритмів.
Фізичною основою для другої платформи,розробленої в Центрі квантових технологій МДУ, служать дві системи: квантовий процесор на нейтральних атомах в оптичних пастках і лінійно-оптичний квантовий обчислювач. На даний момент користувачам доступні класичні симулятори квантових процесорів, в найближчому майбутньому можна буде отримати доступ до реального оптичному чіпу. Платформа дозволяє реалізовувати і тестувати практично будь-які квантові і гібридні квантово-класичні алгоритми.
Канадський інститут випустив звіт про національні квантові стратегії 46 країн
57-сторінковий звіт містить аналіз існуючиху світі квантових ініціатив. За рівнем розвитку національних програм країни розділені на чотири категорії: 17 країн зі скоординованою квантовою стратегією (у тому числі Росія, США, Китай, Німеччина, Франція), три країни з квантовою стратегією (Канада), що розвивається, 12 країн без формально прийнятої стратегії, але із значною часткою урядових ініціатив у квантовій області (Австралія, Данія, Фінляндія) та 14 країн, що беруть участь у міжнародних програмах (країни Прибалтики, Туреччина, Польща).
Серед різних заходів державної підтримки:створення дослідницьких центрів та R&D-хабов, конкурси на отримання урядових грантів, прямі інвестиції у квантові проекти та венчурне фінансування. На думку авторів звіту, в Росії реалізовано більшість подібних заходів, за винятком організації спеціалізованих грантових конкурсів у галузі квантової науки та технологій.
Названо найкращі університети в області квантових обчислень
Експерти порталу The Quantum Daily назвали 12 найкращих дослідницьких університетів світу, які досягли успіхів у розробці квантових обчислювальних систем.
Серед них п'ять американських університетів іінститутів (Гарвард, MIT, університети Меріленда, Берклі і Чикаго) і по одному університету з Китаю (Університет науки і технологій), Канади (Ватерлоо), Сінгапуру (Наньянського технологічний університет), Австралії (Сідней), Німеччини (Людвіга і Максиміліана в Мюнхені ) і Австрії (Інсбрук).
Уряд Канади інвестує в квантові дослідження $ 288 млн за сім років
Канада є одним зі світових лідерів вобласті квантових досліджень і розробок, займаючи перше місце серед країн G7 за видатками в цій області на душу населення. Проте, на відміну від інших країн, в Канаді немає формально прийнятої квантової програми.
В рамках заходів по відновленню економіки післяпандемії COVID-19 уряд сформулював пропозиції щодо бюджету на 2021 рік під назвою «План відновлення робочих місць, зростання і стійкості». Зокрема передбачається виділення $ 288 млн на розробку і фінансування національної квантової стратегії. Програма передбачає скоординоване розвиток фундаментальних і прикладних досліджень та зміцнення лідерства країни в цьому проривний напрямку.
Уряд США анонсує нові програми фінансування квантових досліджень
Міністерство енергетики виділяє $25 млн на фундаментальні роботи з розвитку квантового інтернету, що передбачають створення першого випробувального стенду регіонального масштабу.
Також дві нові програми підтримані U.S.Army Research Office: перша передбачає розробку принципово нових методів проектування, виготовлення і управління кубитами для поліпшення їх стабільності в порівнянні з сучасними пристроями. Друга програма націлена на адресну підтримку талановитих аспірантів і дослідників з числа громадян США в галузі квантової обробки інформації та квантового зондування.
Міністерство оборони Австралії обрало NEC і D-Wave для вирішення завдань військової логістики
Внаслідок проведеного конкурсу колабораціяавстралійського представництва корпорації NEC – NEC Australia – та компанії D-Wave Systems Inc. (Канада) обрано виконавцем проекту з використання гібридних квантових обчислень у вирішенні проблеми «останньої милі» у логістиці. Розроблена технологія покликана оптимізувати використання автономних транспортних засобів для поповнення запасів різних підрозділів із центральної бази постачання.
NEC і D-Wave уклали угоду про партнерство в листопаді 2019 роки для спільної розробки квантових додатків. Це перша подібна взаємодія компаній з клієнтами за межами Японії.
У Фінляндії створено новий інститут для координації робіт у галузі квантових технологій
Університет Аалто, Університет Гельсінкі і Центртехнічних досліджень Фінляндії VTT підписали угоду про співпрацю в галузі квантової науки і технологій під егідою створеного Фінської квантового інституту InstituteQ. Об'єднавши зусилля, сторони прагнуть утримати Фінляндію в авангарді все більш конкурентною глобальної області технологій.
В даний час VTT спільно з фінськимстартапом IQM працює над створенням першого квантового комп'ютера в Фінляндії. Цей проект стане початковою платформою для подальших досліджень, інновацій та комерційної діяльності в області квантових технологій.
квантова індустрія
PsiQuantum та GlobalFoundries починають масове виробництво компонентів фотонного процесора
Каліфорнійський стартап PsiQuantum єлідером по залучених інвестицій серед всіх квантових компаній ($ 508,5 млн). Його метою є розробка першого в світі фотонного квантового процесора Q1, що складається з мільйона кубітів.
Разом з компанією GlobalFoundries, що займаєтьсяконтрактним виробництвом напівпровідникової продукції, PsiQuantum продемонстрував можливість виробництва і інтеграції на стандартному обладнанні основних компонентів фотонного процесора, включаючи оптичну схему, джерела і детектори одиночних фотонів. Спеціальне обладнання, необхідне для масового виробництва фотонних процесорів, вже встановлено на двох фабриках GlobalFoundries в Нью-Йорку (кремнієва фотоніка) та Дрездені (електронні компоненти) і незабаром планується масовий випуск цих виробів.
NTT і Токійський технологічний інститут вивчають додатки машини Ізинга в медицині
Когерентна машина Ізинга використовує квантовіефекти в системі взаємодіючих між собою спинив, але не є в повній мірі квантовим комп'ютером. Її основне призначення - рішення задач комбінаторної оптимізації. NTT Research спільно з Токійським технологічним інститутом використовують машину Ізинга для створення нових ліків. Обчислювальна завдання полягає в пошуку оптимального відповідності між колосальною кількістю комбінацій молекул лікарських засобів і цільових білків.
Друга область застосування - так зване стислийзондування - дозволить обробляти величезні набори даних з високою швидкістю, швидко відкидаючи фрагменти, які містять корисну інформацію. Цей підхід може бути використаний для аналізу знімків магнітно-резонансної та комп'ютерної томографії.
Quantum Brilliance та Quantum South розроблять рішення для оптимізації логістики
Австралійський стартап Quantum Brillianceрозробляє квантову платформу на базі азотних вакансій в алмазі, здатну працювати при кімнатних температурах. Співпраця з Quantum South (Уругвай) почалося в 2018 році і було спочатку націлене на розробку логістичних рішень з використанням програмного емулятора процесора. Компанії стали фіналістами конкурсу Airbus Quantum Computing Challenge.
Наразі компанії встановлюють двокубітнийквантовий обчислювач у суперкомп'ютерному центрі Pawsey у Перті, Австралія, для інтеграції з класичним суперкомп'ютером та вирішення завдань логістики у гібридному середовищі. Очікується, що в міру збільшення розмірності процесора та розвитку програмного забезпечення обчислювальна система значно перевершить класичні пристрої обчислювальної потужності.
Q-CTRL досліджує оптимізацію руху транспорту в Австралії
Міністерство транспорту австралійського штатуНовий Південний Уельс оголосило про початок співпраці з компанією Q-CTRL щодо використання квантового комп'ютера для керування складною транспортною мережею. Також Q-CTRL займеться вирішенням одного з актуальних завдань найбільшого австралійського міста Сідней — оновленням розкладів громадського транспорту під час проведення масових громадських заходів. Можливість скоригувати розклад у реальному часі може значно підвищити ефективність міської транспортної мережі та зменшити проблеми із заторами.
Перший IBM Q System One встановлений у Європі
Перший квантовий комп'ютер IBM за межами СШАбув встановлений у рамках спільного проекту із Товариством Фраунгофера (Fraunhofer-Gesellschaft). Машина встановлена в підрозділі IBM у місті Енінген, неподалік Штутгарта, для виняткового використання Товариством Фраунгофера та його партнерами в рамках діяльності Центру компетенцій з квантових обчислень Баден-Вюртемберга.
IBM Q System One буде використовуватися ввідповідно до законодавства Німеччини, що є важливою перевагою для користувачів з точки зору захисту даних і безпеки інтелектуальної власності. Установка другого квантового комп'ютера IBM за межами США планується в цьому році в Токійському університеті.
Створено квантовий сенсор, здатний контролювати весь радіочастотний діапазон
Квантові сенсори на основі ридберговских атомівлише зовсім недавно стали використовуватися в якості детекторів електромагнітного випромінювання. Вперше їх почали розробляти американські військові з метою контролю радіочастотного простору з використанням єдиного широкосмугового детектора для всіх радіохвильових діапазонів.
У новій роботі військові дослідники US ArmyResearch Lab продемонстрували високу чутливість компактного (1 см) сенсора в діапазоні від 1 кГц до 1ТГц, а також провели його порівняння з альтернативними широкосмуговими приймачами на основі електрооптичних кристалів та дипольних антен.
Квантовий лідер допоможе виявити витоку метану при видобутку нафти та природного газу
QLM Technology (Великобританія) розробиланадчутливий атмосферний лідар з квантовим однофотонним детектором, здатний візуалізувати та кількісно визначати витікання метану при видобутку та використанні нафти та природного газу.
Проект підтримується компаніями BP, NationalGrid, AMETEK Land і урядом Великобританії, а лідар став одним з перших комерційних продуктів в рамках національної програми квантових технологій Великобританії. Перша версія лидара доступна для комерційних випробувань уже в цьому році, а тести камер, встановлених на безпілотних літальних апаратах, почнуться в 2022 році.
Читати далі:
Туманності, комети і зоряні ясла: показуємо найкращі астрофотографії року
Дані із супутників-шпигунів допомогли з'ясувати причину танення льодовиків в Азії
Коронавірус в печері: все про китайських шахтарів, які хворіли дивною пневмонією в 2012 році