By Sandra Helsel objavljeno 16. septembra 2022
Quantum News Briefs danes se začne z objavo D-wave o mejniški študiji, ki podrobno opisuje prvo obsežno predstavitev koherentnega kvantnega žarjenja, ki ji sledi članek »Inženirske aplikacije, potrebne za izkoriščanje kvantnih tehnologij, odpirajo tehnološke priložnosti«. Tretjič je pogled na to, kako država MA financira in gradi infrastrukturo za prenos kvantne tehnologije iz teorije v posel. In več.
*****
D-Wave prikazuje obsežno koherentno kvantno žarjenje
D-Wave Quantum Inc. (NYSE: QBTS) je objavil strokovno recenzirano prelomno študijo prve obsežne predstavitve koherentnega kvantnega žarjenja. Quantum Briefs News povzema a napovedovalec novict o študiji spodaj.
Raziskava prvič prikazuje dinamiko kvantnega faznega prehoda v obsežnem programabilnem procesorju za kvantno žarjenje, ki uporablja do 2000 kubitov v procesorju D-Wave. Ta predstavitev presega obseg katerega koli prejšnjega programabilnega kvantnega faznega prehoda in odpira vrata simulacijam eksotičnih faz snovi (nenavadnih stanj snovi zunaj tekočine, trdne snovi ali plina, ki sestavljajo vesolje), ki bi sicer bile nerešljive.
Članek – sodelovanje med znanstveniki iz D-Wave, Univerze Južne Kalifornije, Tokijskega inštituta za tehnologijo in Medicinske univerze Saitama – z naslovom »Koherentno kvantno žarjenje v programabilni 2000-kubitni Isingovi verigi« je bil objavljen v peer- recenzirana revija Naravna fizika danes in je na voljo tukaj. Študija kaže, da se popolnoma programabilni kvantni procesor D-Wave lahko uporablja kot natančen simulator koherentne kvantne dinamike na velikih lestvicah. To je bilo dokazano s prikazom vzorcev "pregibov", ki ločujejo korelirane vrtljaje v skoraj popolnem soglasju z natančnimi analitičnimi rešitvami znamenite Schrodingerjeve enačbe za idealen kvantni sistem, popolnoma izoliran od zunanjega šuma. Gostota in razmik pregibov sta med drugim odvisna od hitrosti in "kvantnosti" eksperimenta. Pokazalo se je, da meritve parametrov z enim kubitom natančno napovedujejo obnašanje sistemov od 8 do 2000 kubitov, kar kaže na visoke ravni nadzora v kvantnih simulacijah na vseh lestvicah.
Pomen tega dosežka presega osnovni znanstveni vidik razumevanja kvantnih faznih prehodov v enodimenzionalni materiji. Z vzpostavitvijo tehnične podlage za obsežne kvantne simulacije je utrl pot za znanstveno razumevanje lastnosti širšega nabora kvantnih materialov.
Poleg tega znanstveni dosežki, predstavljeni v Nature Physics, podpirajo stalno zavezanost D-Wave neusmiljenim znanstvenim inovacijam in dostavi izdelkov.
*****
Inženirske aplikacije, potrebne za izkoriščanje kvantnih tehnologij, odpirajo tehnološke priložnosti
Prehod s področja kvantne mehanike v inženirske aplikacije odpira veliko število motečih kvantno tehnoloških priložnosti. Quantum News Briefs povzema nedavni članek in Polprevodniški inženiring avtorjev Kay-Uwe Giering in Andy Heinig ki pojasnjuje priložnosti.
Mikroelektronika igra ključno vlogo pri izkoriščanju kvantnih tehnologij kot ključnih tehnologij prihodnosti. Po eni strani so polprevodniški procesi pomemben del ustvarjanja kvantnih tehnoloških sistemov. Predvsem pa so potrebni visoko zmogljivi elektronski čipi za nadzor kvantnih nastavitev in obdelavo nastalih obsežnih merilnih podatkov. Mikroelektronika tako zagotavlja vmesnik od kvantnih sistemov do zunanjega sveta. Poleg zahtev glede zmogljivosti nekatere aplikacije zahtevajo, da so sistemi ohlajeni na izjemno nizke temperature. Posledica tega so dodatne zahteve za mehansko strukturo in električno zasnovo tokokrogov.
V primerjavi z drugimi aplikacijami količine ne bodo posebej velike, tudi če kvantne aplikacije dosežejo komercialni preboj. Po drugi strani pa številne kvantne aplikacije pogosto zahtevajo zelo prilagojena vezja, na primer v smislu ravni napetosti, ki jih morajo obdelati ali zagotoviti. Poleg tega so zahteve za obdelavo podatkov včasih izjemno visoke, tako da jih lahko izpolnijo le najsodobnejši koncepti in vezja. Pogosto mora biti tudi elektronika nameščena v čim manjšem namestitvenem prostoru, bodisi zaradi zahtev aplikacije ali ker se nahaja v kriostatičnem območju. Zato se pričakuje, da bodo novi koncepti oblikovanja, kot so čipleti, izpolnjevali te zahteve.
*****
Massachusetts prenaša kvantno tehnologijo iz teorije v posel
Massachusetts gradi temelje za gospodarstvo kvantne tehnologije. Quantum News Briefs deli več projektov kvantne tehnologije, ki se financirajo v državi.
Nepovratna sredstva v višini 3.5 milijona dolarjev iz stanovanjskega in gospodarskega razvoja Massachusettsa bodo pomagala Severovzhodni univerzi ustanoviti Experiential Quantum Advancement Laboratories (EQUAL) v Innovation Campusu v Burlingtonu. Donacija, ki je del kolaborativnega programa za ujemanje raziskav in razvoja in jo upravlja Inovacijski inštitut pri Massachusetts Technology Collaborative (MassTech), bo podprla skoraj 10 milijonov dolarjev vreden projekt.
Financiranje bo okrepilo partnerstvo EQUAL z državo, devetimi akademskimi institucijami in 23 industrijskimi partnerji, ko si prizadevajo za racionalizacijo cevovoda od raziskav do komercializacije za kvantne tehnologije.
V EQUAL-ovem laboratoriju Building V bodo študentje in raziskovalci lahko takoj uporabili nove kvantne tehnologije na komercialni ravni.
Aprila je Commonwealth napovedal financiranje manjšega kvantnega sodelovanja med raziskovalnimi centri na Univerzi Massachusetts v Bostonu, Univerzi Western New England in tremi malimi podjetji s sedežem v Massachusettsu. Namen prizadevanj je spodbuditi razvoj in komercializacijo strojne opreme za kvantno računalništvo in podpreti razvoj delovne sile za industrijo kvantnih informacij.
*****
Preboj kvantne baterije utira pot 90-sekundnemu polnjenju vozila
Kvantne baterije uporabljajo enake bizarne lastnosti kvantne mehanike, ki omogočajo kvantne računalnike naslednje generacije, čeprav bi lahko namesto velikega povečanja procesorske moči računalnikov omogočile takojšnje polnjenje vozila v samo 90 sekundah, glede na nedavni članek avtorja Anthony Cuthbertson v Independentu. Quantum News Briefs povzema spodaj.
Ekipa, ki jo sestavljajo znanstveniki z Inštituta za osnovno znanost v Koreji in Univerze Insubria v Italiji, je naredila preboj k uresničevanju te tehnologije z uporabo kvantno mehanskega sistema, znanega kot mikromaser.
Uporablja elektromagnetno polje za shranjevanje energije, napolnjene skozi tok kubitov, hkrati pa ščiti pred tveganjem prenapolnjenosti. Uporablja elektromagnetno polje za shranjevanje energije, napolnjene skozi tok kubitov, hkrati pa ščiti pred tveganjem prenapolnjenosti. Raziskovalci so mikromaser opisali kot "odličen model kvantne baterije" in uspešno dokazali, da je proces polnjenja hitrejši od klasičnega polnjenja.
Južnokorejski raziskovalci so že izračunali, da bi tehnologija kvantnih baterij lahko skrajšala čas polnjenja električnih avtomobilov doma z 10 ur na samo tri minute, medtem ko bi polnilne postaje lahko popolnoma napolnile vozilo v samo 90 sekundah. V študiji, objavljeni v začetku tega leta, so znanstveniki ugotovili, kako se čas polnjenja kvantne baterije dejansko zmanjšuje, ko se velikost baterije povečuje. To je posledica pojava, znanega kot kvantna pospešitev, ki je povezan z načinom, kako se molekule bolj zapletajo, ko baterija postaja večja.
*****
Sandra K. Helsel, dr. raziskuje in poroča o mejnih tehnologijah od leta 1990. Ima doktorat znanosti. z Univerze v Arizoni.
