By Sandra Helsel postat la 16 septembrie 2022
Quantum News Briefs astăzi se deschide cu anunțul de către D-wave a unui studiu de hotar care detaliază prima demonstrație la scară largă a recoacerii cuantice coerente, urmată de un articol „Aplicațiile de inginerie necesare pentru valorificarea tehnologiilor cuantice deschid oportunități tehnologice”. În al treilea rând este o privire asupra modului în care statul MA finanțează și construiește infrastructura pentru a duce tehnologia cuantică de la teorie la afaceri. Și altele.
*****
D-Wave demonstrează o recoacere cuantică coerentă la scară largă
D-Wave Quantum Inc. (NYSE: QBTS) a publicat un studiu de referință evaluat de colegi al primei demonstrații la scară largă a recoacerii cuantice coerente. Quantum Briefs News rezumă a cranici de știrit despre studiul de mai jos.
Cercetarea prezintă, pentru prima dată, dinamica unei tranziții de fază cuantică într-un procesor de recoacere cuantică programabil la scară largă care utilizează până la 2000 de qubiți într-un procesor D-Wave. Această demonstrație depășește scara oricărei tranziții de fază cuantică programabilă anterioară, deschizând ușa către simulări ale fazelor exotice ale materiei (stări neobișnuite ale materiei, în afara lichidului, solidului sau gazului, care alcătuiesc universul) care altfel ar fi insolubile.
Lucrarea – o colaborare între oameni de știință de la D-Wave, Universitatea din California de Sud, Institutul de Tehnologie din Tokyo și Universitatea Medicală Saitama – intitulată „Coherent quantum annealing in a programmable 2000-qubit Ising chain”, a fost publicată în peer- jurnal revizuit Fizica naturii astăzi și este disponibil aici. Studiul arată că procesorul cuantic D-Wave complet programabil poate fi folosit ca un simulator precis al dinamicii cuantice coerente la scară largă. Acest lucru a fost demonstrat, arătând modelele de „îndoituri” care separă spinurile corelate în acord aproape perfect cu soluțiile analitice exacte ale celebrei ecuații Schrodinger pentru un sistem cuantic ideal, complet izolat de zgomotul exterior. Densitatea și distanța dintre îndoirile depind, printre altele, de viteza și „cuantitatea” experimentului. S-a demonstrat că măsurătorile parametrilor cu un singur qubit prezic cu acuratețe comportamentul sistemelor de la 8 la 2000 de qubiți, demonstrând niveluri ridicate de control în simulările cuantice la toate scările.
Semnificația acestei realizări depășește aspectul științific de bază al înțelegerii tranzițiilor de fază cuantică în materia unidimensională. Prin stabilirea bazei tehnice pentru simulările cuantice la scară largă, a deschis calea pentru înțelegerea științifică a proprietăților unei game mai largi de materiale cuantice.
Mai mult, realizările științifice prezentate în Nature Physics sprijină angajamentul continuu al D-Wave față de inovația științifică neobosită și livrarea de produse.
*****
Aplicațiile de inginerie necesare pentru valorificarea tehnologiilor cuantice deschid oportunități tehnologice
Tranziția tărâmului mecanicii cuantice în aplicații de inginerie deschide un număr mare de oportunități tehnologice cuantice perturbatoare. Quantum News Briefs rezumă un articol recent al in Ingineria semiconductoarelor de Kay-Uwe Giering și Andy Heinig care explică oportunitățile.
Microelectronica joacă un rol crucial în valorificarea tehnologiilor cuantice ca tehnologii cheie viitoare. Pe de o parte, procesele semiconductoare sunt o parte importantă a creării sistemelor tehnologice cuantice. Mai presus de toate, totuși, sunt necesare cipuri electronice de înaltă performanță pentru a controla configurațiile cuantice și a procesa datele de măsurare extinse rezultate. Microelectronica oferă astfel interfața dintre sistemele cuantice și lumea exterioară. Pe lângă cerințele de performanță, unele aplicații necesită răcirea sistemelor la temperaturi extrem de scăzute. Acest lucru are ca rezultat cerințe suplimentare pentru structura mecanică și pentru proiectarea electrică a circuitelor.
În comparație cu alte aplicații, cantitățile nu vor fi deosebit de mari chiar dacă aplicațiile cuantice ating un punct de descoperire comercială. Pe de altă parte, multe aplicații cuantice necesită adesea circuite foarte personalizate, de exemplu, în ceea ce privește nivelurile de tensiune pe care trebuie să le proceseze sau să le furnizeze. În plus, cerințele de prelucrare a datelor sunt uneori extrem de ridicate, astfel încât doar cele mai moderne concepte de circuite și circuite le pot îndeplini. Adesea, electronica trebuie să fie încadrată și în cel mai mic spațiu posibil de instalare, fie din cauza cerințelor aplicației, fie pentru că se află într-un domeniu criostatic. Prin urmare, conceptele noi de design, cum ar fi chipleturile, sunt de așteptat să îndeplinească aceste cerințe.
*****
Massachusetts trece tehnologia cuantică de la teorie la afaceri
Massachusetts construiește o bază pentru o economie cu tehnologie cuantică. Quantum News Briefs împărtășește câteva dintre proiectele de tehnologie cuantică finanțate în stat.
Un grant de 3.5 milioane de dolari de la Massachusetts Housing and Economic Development va ajuta Northeastern University să înființeze Experiential Quantum Advancement Laboratories (EQUAL) în campusul său de inovare din Burlington. Grantul, care face parte din Programul de granturi de potrivire pentru cercetare și dezvoltare în colaborare și administrat de Institutul de inovare de la Massachusetts Technology Collaborative (MassTech), va sprijini proiectul de aproape 10 milioane de dolari.
Finanțarea va consolida parteneriatele EQUAL cu statul, nouă instituții academice și 23 de parteneri din industrie, în timp ce aceștia lucrează pentru a eficientiza conducta de cercetare până la comercializare pentru tehnologiile cuantice.
La laboratorul Building V de la EQUAL, studenții și cercetătorii vor putea aplica imediat noile tehnologii cuantice la nivel comercial.
În aprilie, Commonwealth-ul a anunțat finanțare pentru o colaborare cuantică mai mică între centrele de cercetare de la Universitatea Massachusetts din Boston, Universitatea Western New England și trei întreprinderi mici din Massachusetts. Efortul urmărește să stimuleze dezvoltarea și comercializarea hardware-ului de calcul cuantic și să sprijine dezvoltarea forței de muncă pentru industria informației cuantice.
*****
Renovarea bateriei Quantum deschide calea către reîncărcarea vehiculului în 90 de secunde
Bateriile cuantice folosesc aceleași proprietăți bizare ale mecanicii cuantice care fac posibile calculatoarele cuantice de ultimă generație, deși în loc să crească considerabil puterea de procesare a computerelor, acestea ar putea permite reîncărcarea instantanee a unui vehicul în doar 90 de secunde, potrivit unui articol recent al lui Anthony Cuthbertson în Independent. Quantum News Briefs este rezumat mai jos.
O echipă formată din oameni de știință de la Institutul de Științe de bază din Coreea și de la Universitatea Insubria din Italia a făcut progrese în realizarea acestei tehnologii utilizând un sistem mecanic cuantic cunoscut sub numele de micromaser.
Utilizează un câmp electromagnetic pentru a stoca energia încărcată printr-un flux de qubiți, protejând în același timp împotriva riscului de supraîncărcare. Folosește un câmp electromagnetic pentru a stoca energia încărcată printr-un flux de qubiți, protejând în același timp împotriva riscului de supraîncărcare. Cercetătorii au descris un micromaser drept „un model excelent de baterie cuantică” și au demonstrat cu succes că procesul de încărcare este mai rapid decât încărcarea clasică.
Cercetătorii sud-coreeni au calculat deja că tehnologia bateriilor cuantice ar putea reduce timpul de încărcare a mașinilor electrice de la 10 ore la doar trei minute, în timp ce stațiile de supraîncărcare ar putea reîncărca complet un vehicul în doar 90 de secunde. Într-un studiu publicat la începutul acestui an, oamenii de știință au observat cum timpul de încărcare al unei baterii cuantice scade de fapt pe măsură ce dimensiunea bateriei crește. Acest lucru se datorează unui fenomen cunoscut sub numele de accelerare cuantică, care se referă la modul în care moleculele devin mai încurcate pe măsură ce bateria devine mai mare.
*****
Sandra K. Helsel, Ph.D. a cercetat și a raportat despre tehnologiile de frontieră din 1990. Ea are doctorat. de la Universitatea din Arizona.
