By Sandra Helsel közzétéve: 16. szeptember 2022
Quantum News Briefs ma A D-wave egy mérföldkőnek számító tanulmány bejelentésével kezdődik, amely részletezi a koherens kvantumlágyítás első nagyszabású demonstrációját, amelyet egy cikk követ: „A kvantumtechnológiák hasznosításához szükséges mérnöki alkalmazások technológiai lehetőségeket nyitnak meg”. Harmadszor, egy pillantást vetünk arra, hogy az MA állam hogyan finanszírozza és építi ki az infrastruktúrát, hogy a kvantumtechnológiát az elmélettől az üzlet felé vigye. És több.
*****
A D-Wave nagy léptékű koherens kvantumlágyítást mutat be
A D-Wave Quantum Inc. (NYSE: QBTS) közzétett egy lektorált, mérföldkőnek számító tanulmányt a koherens kvantumlágyítás első nagyszabású demonstrációjáról. A Quantum Briefs News összefoglalja a hírbemondókt az alábbi tanulmányról.
A kutatás első alkalommal mutat be kvantumfázis-átmenet dinamikáját egy nagyméretű programozható kvantumlágyító processzorban, amely akár 2000 qubitet használ D-Wave processzorban. Ez a demonstráció túlmutat minden korábbi programozható kvantumfázis-átmenet méretén, és megnyitja az ajtót az anyag egzotikus fázisainak szimulációi előtt (az anyag szokatlan állapotai, a folyadékon, szilárd anyagon vagy gázon kívül, amelyek az univerzumot alkotják), amelyek egyébként megoldhatatlanok lennének.
A tanulmány – a D-Wave, a Dél-Kaliforniai Egyetem, a Tokiói Technológiai Intézet és a Saitama Medical University tudósai együttműködése – „Koherens kvantumlágyítás egy programozható 2000 qubites Ising-láncban” címet viselő szaklapban jelent meg. áttekintett folyóirat Természetfizika ma és elérhető itt. A tanulmány azt mutatja, hogy a teljesen programozható D-Wave kvantumprocesszor használható a koherens kvantumdinamika pontos szimulátoraként nagy léptékben. Ezt mutatták be, bemutatva a korrelált spineket elválasztó „csavarodások” mintázatait, amelyek szinte tökéletes összhangban vannak a híres Schrodinger-egyenlet pontos analitikai megoldásaival egy ideális kvantumrendszerre, teljesen elszigetelve a külső zajtól. A törések sűrűsége és távolsága többek között a kísérlet sebességétől és „kvantumosságától” függ. Kimutatták, hogy az egy qubit paraméterek mérése pontosan megjósolta a rendszerek viselkedését 8 és 2000 qubit között, ami a kvantumszimulációk magas szintű vezérlését mutatja minden skálán.
Ennek a vívmánynak a jelentősége túlmutat az egydimenziós anyag kvantumfázisátalakulásának megértésének alapvető tudományos aspektusán. A nagyszabású kvantumszimulációk technikai alapjainak megteremtésével megnyitotta az utat a kvantumanyagok szélesebb köre tulajdonságainak tudományos megértéséhez.
Ezenkívül a Nature Physics-ben bemutatott tudományos eredmények alátámasztják a D-Wave folyamatos elkötelezettségét a könyörtelen tudományos innováció és termékleadás iránt.
*****
A kvantumtechnológiák hasznosításához szükséges mérnöki alkalmazások technológiai lehetőségeket nyitnak meg
A kvantummechanika birodalmának mérnöki alkalmazásokba való átállása számos bomlasztó kvantumtechnológiai lehetőséget nyit meg. A Quantum News Briefs összefoglalja az in nemrég megjelent cikkét Semiconductor Engineering: Kay-Uwe Giering és Andy Heinig akik elmagyarázzák a lehetőségeket.
A mikroelektronika döntő szerepet játszik a kvantumtechnológiák, mint a jövő kulcsfontosságú technológiáinak hasznosításában. Egyrészt a félvezető eljárások fontos részét képezik a kvantumtechnológiai rendszerek létrehozásának. Mindenekelőtt azonban nagy teljesítményű elektronikus chipekre van szükség a kvantumbeállítások vezérléséhez és a kapott kiterjedt mérési adatok feldolgozásához. A mikroelektronika tehát interfészt biztosít a kvantumrendszerektől a külvilág felé. A teljesítménykövetelmények mellett egyes alkalmazások megkövetelik, hogy a rendszereket rendkívül alacsony hőmérsékletre hűtsék. Ez további követelményeket támaszt a mechanikai szerkezettel és az áramkörök elektromos kialakításával szemben.
Más alkalmazásokhoz képest a mennyiségek még akkor sem lesznek különösebben nagyok, ha a kvantumalkalmazások elérik a kereskedelmi kitörési pontot. Másrészt sok kvantum alkalmazás gyakran nagymértékben testreszabott áramköröket igényel, például a feldolgozandó vagy biztosítandó feszültségszintek tekintetében. Ezen túlmenően az adatfeldolgozási követelmények olykor rendkívül magasak, így csak a legmodernebb áramköri koncepciók és áramkörök képesek ezeknek megfelelni. Gyakran az elektronikának a lehető legkisebb beépítési helyre is el kell férnie, akár az alkalmazás követelményei miatt, akár azért, mert kriosztatikus tartományban található. Ezért az olyan új tervezési koncepcióktól, mint a chipletek várhatóan megfelelnek ezeknek a követelményeknek.
*****
Massachusetts átveszi a kvantumtechnológiát az elméletből az üzletbe
Massachusetts a kvantumtechnológiai gazdaság alapjait építi. A Quantum News Briefs számos olyan kvantumtechnológiai projektet oszt meg, amelyet az állam finanszíroz.
A Massachusetts Housing and Economic Development 3.5 millió dolláros támogatása segíti a Northeastern University-t, hogy létrehozza az Experiential Quantum Advancement Laboratories-t (EQUAL) a burlingtoni Innovációs Campuson. A Collaborative Research & Development Matching Grant Program részét képező támogatás, amelyet a Massachusetts Technology Collaborative (MassTech) Innovációs Intézete kezel, a közel 10 millió dolláros projektet támogatja.
A finanszírozás megerősíti az EQUAL partnerkapcsolatait az állammal, kilenc tudományos intézménnyel és 23 ipari partnerrel, miközben a kvantumtechnológiák kutatásától a kereskedelmi forgalomba hozatalig terjedő folyamat ésszerűsítésén dolgoznak.
Az EQUAL V. épület laboratóriumában a hallgatók és kutatók azonnal kereskedelmi szinten alkalmazhatják az új kvantumtechnológiákat.
Áprilisban a Nemzetközösség bejelentette, hogy finanszíroz egy kisebb kvantuális együttműködést a bostoni Massachusettsi Egyetem kutatóközpontjai, a Western New England Egyetem és három massachusettsi székhelyű kisvállalkozás között. Az erőfeszítés célja a kvantumszámítási hardver fejlesztésének és kereskedelmi forgalomba hozatalának fellendítése, valamint a kvantuminformációs ipar munkaerő-fejlesztésének támogatása.
*****
A kvantum akkumulátor áttörése utat nyit a jármű 90 másodperces újratöltése felé
A kvantumelemek a kvantummechanika ugyanazokat a bizarr tulajdonságait használják, amelyek lehetővé teszik a következő generációs kvantumszámítógépek létrehozását, bár a számítógépek feldolgozási teljesítményének jelentős növelése helyett lehetővé tennék a jármű azonnali, mindössze 90 másodperc alatti újratöltését – derül ki egy nemrégiben megjelent cikkből. Anthony Cuthbertson az Independentben. A Quantum News Briefs összefoglalja az alábbiakban.
A koreai Alaptudományi Intézet és az olaszországi Insubria Egyetem tudósaiból álló csapat a mikromázer néven ismert kvantummechanikai rendszer felhasználásával áttörést ért el e technológia megvalósítása felé.
Elektromágneses mezőt használ a qubit-folyamon keresztül feltöltött energia tárolására, miközben egyidejűleg véd a túltöltés kockázatától. Elektromágneses mezőt használ a qubit-folyamon keresztül feltöltött energia tárolására, miközben egyidejűleg véd a túltöltés kockázatától. A kutatók a mikromasert „a kvantum akkumulátor kiváló modelljeként” írták le, és sikeresen bebizonyították, hogy a töltési folyamat gyorsabb, mint a klasszikus töltés.
A dél-koreai kutatók már kiszámolták, hogy a kvantumakkumulátor-technológia 10 óráról mindössze három percre csökkentheti az elektromos autók otthoni töltési idejét, míg a feltöltőállomások mindössze 90 másodperc alatt képesek teljesen feltölteni egy járművet. Egy év elején közzétett tanulmányban a tudósok felfigyeltek arra, hogy a kvantum akkumulátor töltési ideje valójában hogyan csökken, ahogy az akkumulátor mérete nő. Ez a kvantumgyorsulás néven ismert jelenségnek köszönhető, amely azzal kapcsolatos, ahogyan a molekulák egyre jobban összegabalyodnak, ahogy az akkumulátor növekszik.
*****
Sandra K. Helsel, Ph.D. 1990 óta foglalkozik határtechnológiákkal kapcsolatos kutatásokkal és jelentésekkel. Ph.D. az Arizonai Egyetemről.
