By Sandra Helzel opublikowano 16 września 2022
Quantum News Briefs dzisiaj rozpoczyna się ogłoszeniem przez firmę D-wave przełomowego badania szczegółowo opisującego pierwszą zakrojoną na dużą skalę demonstrację spójnego wyżarzania kwantowego, po którym następuje artykuł „Aplikacje inżynieryjne potrzebne do wykorzystania technologii kwantowych otwierają możliwości technologiczne”. Trzeci to spojrzenie na to, w jaki sposób stan MA finansuje i buduje infrastrukturę, aby przenieść technologię kwantową z teorii do biznesu. I więcej.
*****
D-Wave demonstruje koherentne wyżarzanie kwantowe na dużą skalę
Firma D-Wave Quantum Inc. (NYSE: QBTS) opublikowała przełomowe badanie dotyczące pierwszej demonstracji koherentnego wyżarzania kwantowego na dużą skalę. Quantum Briefs News podsumowuje a prezenterzy wiadomościt o badaniu poniżej.
Badania pokazują po raz pierwszy dynamikę kwantowego przejścia fazowego w wielkoskalowym programowalnym procesorze do wyżarzania kwantowego wykorzystującym do 2000 kubitów w procesorze D-Wave. Ta demonstracja wykracza poza skalę jakiejkolwiek wcześniejszej programowalnej kwantowej przemiany fazowej, otwierając drzwi do symulacji egzotycznych faz materii (niezwykłych stanów materii, poza cieczą, ciałem stałym lub gazem, które tworzą wszechświat), które w innym przypadku byłyby trudne.
Artykuł – powstały we współpracy między naukowcami z D-Wave, University of Southern California, Tokyo Institute of Technology i Saitama Medical University – zatytułowany „Koherentne wyżarzanie kwantowe w programowalnym 2000-kubitowym łańcuchu Isinga”, został opublikowany w czasopiśmie peer- recenzowany dziennik Fizyka przyrody dzisiaj i jest dostępny tutaj. Badanie pokazuje, że w pełni programowalny procesor kwantowy D-Wave może służyć jako dokładny symulator spójnej dynamiki kwantowej w dużej skali. Zostało to zademonstrowane, pokazując wzorce „załamań” oddzielających skorelowane spiny w niemal idealnej zgodności z dokładnymi analitycznymi rozwiązaniami słynnego równania Schrodingera dla idealnego układu kwantowego, całkowicie odizolowanego od szumu zewnętrznego. Gęstość i rozmieszczenie załamań zależy między innymi od szybkości i „kwantowości” eksperymentu. Wykazano, że pomiary parametrów pojedynczych kubitów dokładnie przewidują zachowanie systemów od 8 do 2000 kubitów, wykazując wysoki poziom kontroli w symulacjach kwantowych we wszystkich skalach.
Znaczenie tego osiągnięcia wykracza poza podstawowy aspekt naukowy zrozumienia kwantowych przejść fazowych w materii jednowymiarowej. Ustanawiając podstawy techniczne dla wielkoskalowych symulacji kwantowych, utorował drogę do naukowego zrozumienia właściwości szerszego zakresu materiałów kwantowych.
Co więcej, osiągnięcia naukowe przedstawione w Nature Physics stanowią podstawę ciągłego zaangażowania D-Wave w nieustające innowacje naukowe i dostarczanie produktów.
*****
Aplikacje inżynierskie potrzebne do wykorzystania technologii kwantowych otwierają możliwości technologiczne
Przejście dziedziny mechaniki kwantowej do zastosowań inżynierskich otwiera wiele przełomowych możliwości technologii kwantowej. Quantum News Briefs podsumowuje niedawny artykuł in Inżynieria półprzewodników Kay-Uwe Giering i Andy Heinig którzy wyjaśniają możliwości.
Mikroelektronika odgrywa kluczową rolę w wykorzystaniu technologii kwantowych jako przyszłych kluczowych technologii. Z jednej strony procesy półprzewodnikowe są ważną częścią tworzenia kwantowych systemów technologicznych. Przede wszystkim jednak potrzebne są wysokowydajne chipy elektroniczne do sterowania układami kwantowymi i przetwarzania wynikających z nich obszernych danych pomiarowych. W ten sposób mikroelektronika zapewnia interfejs między systemami kwantowymi a światem zewnętrznym. Oprócz wymagań dotyczących wydajności niektóre zastosowania wymagają chłodzenia systemów do bardzo niskich temperatur. Powoduje to dodatkowe wymagania dotyczące konstrukcji mechanicznej i projektu elektrycznego obwodów.
W porównaniu z innymi zastosowaniami ilości nie będą szczególnie duże, nawet jeśli zastosowania kwantowe osiągną komercyjny punkt przełomu. Z drugiej strony wiele zastosowań kwantowych często wymaga wysoce dostosowanych obwodów, na przykład pod względem poziomów napięcia, które muszą przetwarzać lub dostarczać. Ponadto wymagania dotyczące przetwarzania danych są czasami bardzo wysokie, tak że mogą je spełnić tylko najnowocześniejsze koncepcje i obwody. Często elektronika musi również zmieścić się w jak najmniejszej przestrzeni instalacyjnej, albo ze względu na wymagania aplikacji, albo dlatego, że znajduje się w domenie kriostatycznej. Dlatego oczekuje się, że nowatorskie koncepcje projektowe, takie jak chiplety, spełnią te wymagania.
*****
Massachusetts przenosi technologię kwantową z teorii do biznesu
Massachusetts buduje fundamenty pod ekonomię technologii kwantowej. Quantum News Briefs udostępnia kilka projektów technologii kwantowej finansowanych w stanie.
Dotacja w wysokości 3.5 miliona dolarów z Massachusetts Housing and Economic Development pomoże Northeastern University założyć Experiential Quantum Advancement Laboratories (EQUAL) w kampusie innowacji w Burlington. Dotacja, będąca częścią programu Collaborative Research & Development Matching Grant Program i administrowana przez Innovation Institute w Massachusetts Technology Collaborative (MassTech), wesprze projekt o wartości prawie 10 milionów dolarów.
Finansowanie wzmocni partnerstwa EQUAL z państwem, dziewięcioma instytucjami akademickimi i 23 partnerami przemysłowymi, pracującymi nad usprawnieniem procesu od badań do komercjalizacji technologii kwantowych.
W laboratorium Budynku V EQUAL studenci i naukowcy będą mogli od razu zastosować nowe technologie kwantowe na poziomie komercyjnym.
W kwietniu wspólnota ogłosiła finansowanie mniejszej współpracy kwantowej między ośrodkami badawczymi na Uniwersytecie Massachusetts w Bostonie, Western New England University i trzema małymi firmami z Massachusetts. Wysiłek ma na celu przyspieszenie rozwoju i komercjalizacji sprzętu do obliczeń kwantowych oraz wspieranie rozwoju siły roboczej w branży informacji kwantowej.
*****
Przełom w baterii kwantowej toruje drogę do 90-sekundowego ładowania pojazdu
Baterie kwantowe wykorzystują te same dziwaczne właściwości mechaniki kwantowej, które umożliwiają komputery kwantowe nowej generacji, chociaż zamiast znacznie zwiększać moc obliczeniową komputerów, mogą umożliwić natychmiastowe ładowanie pojazdu w zaledwie 90 sekund, zgodnie z niedawnym artykułem autorstwa Anthony Cuthbertson w Independent. Quantum News Briefs podsumowuje poniżej.
Zespół składający się z naukowców z Institute of Basic Science w Korei i University of Insubria we Włoszech dokonał przełomu w realizacji tej technologii, wykorzystując system mechaniki kwantowej znany jako mikromaser.
Wykorzystuje pole elektromagnetyczne do magazynowania energii naładowanej strumieniem kubitów, jednocześnie chroniąc przed ryzykiem przeładowania. Wykorzystuje pole elektromagnetyczne do magazynowania energii naładowanej strumieniem kubitów, jednocześnie chroniąc przed ryzykiem przeładowania. Naukowcy opisali mikromaser jako „doskonały model baterii kwantowej” i z powodzeniem wykazali, że proces ładowania jest szybszy niż ładowanie klasyczne.
Naukowcy z Korei Południowej obliczyli już, że technologia akumulatorów kwantowych może skrócić czas ładowania samochodów elektrycznych w domu z 10 godzin do zaledwie trzech minut, podczas gdy stacje doładowania mogą w pełni naładować pojazd w zaledwie 90 sekund. W badaniu opublikowanym na początku tego roku naukowcy zauważyli, że czas ładowania baterii kwantowej faktycznie maleje wraz ze wzrostem rozmiaru baterii. Wynika to ze zjawiska znanego jako przyspieszenie kwantowe, które odnosi się do sposobu, w jaki cząsteczki stają się bardziej splątane w miarę powiększania się baterii.
*****
dr Sandra K. Helsel zajmuje się badaniami i raportami na temat technologii granicznych od 1990 roku. z Uniwersytetu Arizony.
