By Sandra Helsel gepostet am 16. September 2022
Quantum News Briefs heute beginnt mit der Ankündigung einer Meilensteinstudie durch D-wave, die die erste groß angelegte Demonstration des kohärenten Quantenglühens detailliert beschreibt, gefolgt von einem Artikel „Technische Anwendungen, die zur Nutzung von Quantentechnologien erforderlich sind, eröffnen technologische Möglichkeiten“. Drittens werfen wir einen Blick darauf, wie der Staat MA die Infrastruktur finanziert und aufbaut, um Quantentechnologie von der Theorie in die Wirtschaft zu bringen. Und mehr.
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D-Wave demonstriert groß angelegtes kohärentes Quantenglühen
D-Wave Quantum Inc. (NYSE: QBTS) hat eine von Experten begutachtete Meilensteinstudie zur ersten groß angelegten Demonstration des kohärenten Quantenglühens veröffentlicht. Quantum Briefs News fasst a zusammen Nachrichtensprechert über die Studie unten.
Die Forschung zeigt zum ersten Mal die Dynamik eines Quantenphasenübergangs in einem großen programmierbaren Quanten-Annealing-Prozessor mit bis zu 2000 Qubits in einem D-Wave-Prozessor. Diese Demonstration geht über das Ausmaß jedes früheren programmierbaren Quantenphasenübergangs hinaus und öffnet die Tür zu Simulationen exotischer Phasen der Materie (ungewöhnliche Zustände der Materie außerhalb von Flüssigkeit, Feststoff oder Gas, aus denen das Universum besteht), die sonst unlösbar wären.
Das Papier – eine Zusammenarbeit zwischen Wissenschaftlern von D-Wave, der University of Southern California, dem Tokyo Institute of Technology und der Saitama Medical University – mit dem Titel „Coherent Quantum Annealing in a Programmable 2000-Qubit Ising Chain“ wurde in der Fachzeitschrift veröffentlicht. rezensierte Zeitschrift Naturphysik heute und ist verfügbar hier. Die Studie zeigt, dass der vollständig programmierbare D-Wave-Quantenprozessor als genauer Simulator kohärenter Quantendynamik im großen Maßstab eingesetzt werden kann. Dies wurde demonstriert, indem die Muster der „Knicke“, die korrelierte Spins trennen, in nahezu perfekter Übereinstimmung mit exakten analytischen Lösungen der berühmten Schrödinger-Gleichung für ein ideales Quantensystem gezeigt wurden, das vollständig vom äußeren Rauschen isoliert ist. Die Dichte und der Abstand der Knicke hängen unter anderem von der Geschwindigkeit und „Quantität“ des Experiments ab. Es wurde gezeigt, dass Messungen einzelner Qubit-Parameter das Verhalten von Systemen mit 8 bis 2000 Qubits genau vorhersagen und ein hohes Maß an Kontrolle bei Quantensimulationen auf allen Skalen demonstrieren.
Die Bedeutung dieser Leistung geht über den grundlegenden wissenschaftlichen Aspekt des Verständnisses von Quantenphasenübergängen in eindimensionaler Materie hinaus. Durch die Schaffung der technischen Grundlagen für groß angelegte Quantensimulationen wurde der Weg für das wissenschaftliche Verständnis der Eigenschaften eines breiteren Spektrums von Quantenmaterialien geebnet.
Darüber hinaus untermauern die in Nature Physics präsentierten wissenschaftlichen Errungenschaften das kontinuierliche Engagement von D-Wave für unermüdliche wissenschaftliche Innovation und Produktbereitstellung.
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Technische Anwendungen, die zur Nutzung von Quantentechnologien erforderlich sind, eröffnen technologische Möglichkeiten
Der Übergang des Bereichs der Quantenmechanik in technische Anwendungen eröffnet eine Vielzahl disruptiver quantentechnologischer Möglichkeiten. Quantum News Briefs fasst einen aktuellen Artikel von in zusammen Halbleitertechnik von Kay-Uwe Giering und Andy Heinig die die Möglichkeiten erklären.
Die Mikroelektronik spielt eine entscheidende Rolle bei der Nutzung von Quantentechnologien als zukünftige Schlüsseltechnologien. Einerseits sind Halbleiterprozesse ein wichtiger Bestandteil bei der Schaffung quantentechnologischer Systeme. Vor allem aber werden leistungsstarke elektronische Chips benötigt, um die Quantenaufbauten zu steuern und die daraus resultierenden umfangreichen Messdaten zu verarbeiten. Die Mikroelektronik stellt somit die Schnittstelle von Quantensystemen zur Außenwelt dar. Zusätzlich zu den Leistungsanforderungen erfordern einige Anwendungen, dass die Systeme auf extrem niedrige Temperaturen gekühlt werden. Daraus ergeben sich zusätzliche Anforderungen an den mechanischen Aufbau und an die elektrische Auslegung der Schaltungen.
Im Vergleich zu anderen Anwendungen werden die Mengen nicht besonders groß sein, selbst wenn Quantenanwendungen einen kommerziellen Durchbruch erreichen. Andererseits erfordern viele Quantenanwendungen häufig hochgradig angepasste Schaltkreise, beispielsweise hinsichtlich der Spannungsniveaus, die sie verarbeiten oder bereitstellen müssen. Darüber hinaus sind die Anforderungen an die Datenverarbeitung teilweise extrem hoch, so dass nur modernste Schaltungskonzepte und Schaltungen diese erfüllen können. Oftmals muss die Elektronik auch auf kleinstem Bauraum untergebracht werden, sei es aufgrund der Anforderungen der Anwendung oder weil sie sich in einem Kryostatbereich befindet. Daher wird erwartet, dass neuartige Designkonzepte wie Chiplets diese Anforderungen erfüllen.
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Massachusetts bringt Quantentechnologie von der Theorie in die Praxis
Massachusetts baut eine Grundlage für eine Quantentechnologie-Wirtschaft. Quantum News Briefs berichtet über mehrere der im Bundesstaat finanzierten Quantentechnologieprojekte.
Ein Zuschuss in Höhe von 3.5 Millionen US-Dollar von der Massachusetts Housing and Economic Development wird der Northeastern University dabei helfen, die Experiential Quantum Advancement Laboratories (EQUAL) auf ihrem Innovation Campus in Burlington einzurichten. Der Zuschuss, der Teil des Collaborative Research & Development Matching Grant Program ist und vom Innovation Institute der Massachusetts Technology Collaborative (MassTech) verwaltet wird, wird das fast 10 Millionen US-Dollar teure Projekt unterstützen.
Die Finanzierung wird die Partnerschaften von EQUAL mit dem Staat, neun akademischen Institutionen und 23 Industriepartnern stärken, während sie daran arbeiten, die Pipeline von der Forschung bis zur Kommerzialisierung von Quantentechnologien zu rationalisieren.
Im Gebäude-V-Labor von EQUAL können Studierende und Forscher neue Quantentechnologien sofort kommerziell anwenden.
Im April kündigte das Commonwealth die Finanzierung einer kleineren Quantenkooperation zwischen den Forschungszentren der University of Massachusetts in Boston, der Western New England University und drei in Massachusetts ansässigen Kleinunternehmen an. Die Bemühungen zielen darauf ab, die Entwicklung und Kommerzialisierung von Quantencomputer-Hardware voranzutreiben und die Personalentwicklung für die Quanteninformationsbranche zu unterstützen.
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Der Durchbruch bei der Quantenbatterie ebnet den Weg für das Aufladen des Fahrzeugs in 90 Sekunden
Quantenbatterien nutzen die gleichen bizarren Eigenschaften der Quantenmechanik, die Quantencomputer der nächsten Generation ermöglichen. Statt jedoch die Rechenleistung von Computern enorm zu erhöhen, könnten sie laut einem aktuellen Artikel von .com das sofortige Aufladen eines Fahrzeugs in nur 90 Sekunden ermöglichen Anthony Cuthbertson im Independent. Die Quantum News Briefs werden unten zusammengefasst.
Einem Team bestehend aus Wissenschaftlern des Institute of Basic Science in Korea und der University of Insubria in Italien gelang der Durchbruch bei der Verwirklichung dieser Technologie durch den Einsatz eines quantenmechanischen Systems namens Mikromaser.
Es nutzt ein elektromagnetisches Feld, um durch einen Strom von Qubits geladene Energie zu speichern und schützt gleichzeitig vor der Gefahr einer Überladung.Es nutzt ein elektromagnetisches Feld, um durch einen Strom von Qubits geladene Energie zu speichern und gleichzeitig vor der Gefahr einer Überladung zu schützen. Die Forscher beschrieben einen Mikromaser als „ein hervorragendes Modell einer Quantenbatterie“ und konnten erfolgreich nachweisen, dass der Ladevorgang schneller ist als beim klassischen Laden.
Die südkoreanischen Forscher haben bereits berechnet, dass die Quantenbatterietechnologie die Ladezeiten von Elektroautos zu Hause von 10 Stunden auf nur drei Minuten reduzieren könnte, während Supercharger-Stationen ein Fahrzeug in nur 90 Sekunden vollständig aufladen könnten. In einer Anfang des Jahres veröffentlichten Studie stellten die Wissenschaftler fest, dass die Ladezeit einer Quantenbatterie tatsächlich abnimmt, je größer die Batterie wird. Dies ist auf ein Phänomen zurückzuführen, das als Quantenbeschleunigung bekannt ist und sich darauf bezieht, wie sich die Moleküle mit zunehmender Batteriegröße stärker verschränken.
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Sandra K. Helsel, Ph.D. forscht und berichtet seit 1990 über Grenztechnologien. Sie hat ihren Ph.D. von der Universität von Arizona.
