By Sandra Helsel đăng ngày 16 tháng 2022 năm XNUMX
Tóm tắt tin tức lượng tử hôm nay mở đầu bằng thông báo của D-wave về một nghiên cứu quan trọng trình bày chi tiết về trình diễn quy mô lớn đầu tiên về quá trình ủ lượng tử mạch lạc, sau đó là bài báo “Các ứng dụng kỹ thuật cần thiết để khai thác công nghệ lượng tử sẽ mở ra các cơ hội công nghệ”. Thứ ba là xem xét cách bang MA đang tài trợ và xây dựng cơ sở hạ tầng để đưa công nghệ lượng tử từ lý thuyết sang kinh doanh. Và hơn thế nữa.
*****
D-Wave thể hiện quá trình ủ lượng tử kết hợp quy mô lớn
D-Wave Quantum Inc. (NYSE: QBTS) đã công bố một nghiên cứu quan trọng được bình duyệt về trình diễn quy mô lớn đầu tiên về quá trình ủ lượng tử mạch lạc. Tin tức tóm tắt lượng tử tóm tắt một người thông báo tin tứct về nghiên cứu dưới đây.
Lần đầu tiên, nghiên cứu trình bày động lực học của quá trình chuyển pha lượng tử trong bộ xử lý ủ lượng tử có thể lập trình quy mô lớn sử dụng tới 2000 qubit trong bộ xử lý D-Wave. Trình diễn này vượt xa quy mô của bất kỳ quá trình chuyển đổi pha lượng tử có thể lập trình nào trước đó, mở ra cơ hội mô phỏng các pha kỳ lạ của vật chất (các trạng thái bất thường của vật chất, bên ngoài chất lỏng, chất rắn hoặc chất khí, tạo nên vũ trụ) mà nếu không thì sẽ khó xử lý được.
Bài báo—sự hợp tác giữa các nhà khoa học từ D-Wave, Đại học Nam California, Viện Công nghệ Tokyo và Đại học Y Saitama—có tựa đề “Ủ lượng tử mạch lạc trong chuỗi Ising 2000 qubit có thể lập trình,” đã được xuất bản trên tạp chí ngang hàng tạp chí được xem xét Vật lý tự nhiên hôm nay và có sẵn tại đây. Nghiên cứu cho thấy bộ xử lý lượng tử D-Wave được lập trình đầy đủ có thể được sử dụng như một bộ mô phỏng chính xác của động lực lượng tử mạch lạc ở quy mô lớn. Điều này đã được chứng minh bằng cách cho thấy các mô hình “điểm gấp khúc” tách các spin tương quan gần như phù hợp hoàn hảo với nghiệm giải tích chính xác của phương trình Schrodinger nổi tiếng dành cho một hệ lượng tử lý tưởng, tách biệt hoàn toàn với nhiễu bên ngoài. Mật độ và khoảng cách của các đường gấp khúc phụ thuộc vào tốc độ và “tính lượng tử” của thí nghiệm. Các phép đo tham số qubit đơn đã được chứng minh là có khả năng dự đoán chính xác hoạt động của các hệ thống từ 8 đến 2000 qubit, thể hiện mức độ kiểm soát cao trong mô phỏng lượng tử ở mọi quy mô.
Tầm quan trọng của thành tựu này vượt xa khía cạnh khoa học cơ bản trong việc tìm hiểu sự chuyển đổi pha lượng tử trong vật chất một chiều. Bằng cách thiết lập cơ sở kỹ thuật cho các mô phỏng lượng tử quy mô lớn, nó đã mở đường cho sự hiểu biết một cách khoa học về các tính chất của nhiều loại vật liệu lượng tử.
Hơn nữa, những thành tựu khoa học được trình bày trong Vật lý Tự nhiên củng cố cam kết không ngừng của D-Wave đối với việc không ngừng đổi mới khoa học và cung cấp sản phẩm.
*****
Các ứng dụng kỹ thuật cần thiết để khai thác công nghệ lượng tử mở ra cơ hội công nghệ
Sự chuyển đổi của lĩnh vực cơ học lượng tử sang các ứng dụng kỹ thuật đang mở ra một số lượng lớn các cơ hội công nghệ lượng tử mang tính đột phá. Bản tóm tắt tin tức lượng tử tóm tắt một bài báo gần đây của Kỹ thuật bán dẫn của Kay-Uwe Giering và Andy Heinig người giải thích các cơ hội.
Vi điện tử đóng một vai trò quan trọng trong việc khai thác các công nghệ lượng tử như những công nghệ chủ chốt trong tương lai. Một mặt, các quy trình bán dẫn là một phần quan trọng trong việc tạo ra các hệ thống công nghệ lượng tử. Tuy nhiên, trên hết, cần có chip điện tử hiệu suất cao để kiểm soát các thiết lập lượng tử và xử lý dữ liệu đo lường mở rộng thu được. Do đó, vi điện tử cung cấp giao diện từ các hệ thống lượng tử đến thế giới bên ngoài. Ngoài các yêu cầu về hiệu suất, một số ứng dụng yêu cầu hệ thống phải được làm mát ở nhiệt độ cực thấp. Điều này dẫn đến các yêu cầu bổ sung về cấu trúc cơ khí và thiết kế điện của mạch điện.
So với các ứng dụng khác, số lượng sẽ không đặc biệt lớn ngay cả khi ứng dụng lượng tử đạt đến điểm đột phá về mặt thương mại. Mặt khác, nhiều ứng dụng lượng tử thường yêu cầu các mạch có tính tùy biến cao, chẳng hạn như về mức điện áp mà chúng cần xử lý hoặc cung cấp. Hơn nữa, yêu cầu xử lý dữ liệu đôi khi cực kỳ cao nên chỉ những khái niệm và mạch điện hiện đại nhất mới có thể đáp ứng được. Thông thường, thiết bị điện tử cũng phải vừa với không gian lắp đặt nhỏ nhất có thể, do yêu cầu của ứng dụng hoặc do nó được đặt trong miền tĩnh điện. Do đó, các khái niệm thiết kế mới như chiplets dự kiến sẽ đáp ứng được những yêu cầu này.
*****
Massachusetts đưa công nghệ lượng tử từ lý thuyết đến kinh doanh
Massachusetts đang xây dựng nền tảng cho nền kinh tế công nghệ lượng tử. Bản tóm tắt tin tức lượng tử chia sẻ một số dự án công nghệ lượng tử đang được tiểu bang tài trợ.
Khoản tài trợ trị giá 3.5 triệu đô la từ Cơ quan Phát triển Kinh tế và Nhà ở Massachusetts sẽ giúp Đại học Đông Bắc thành lập Phòng thí nghiệm Tiến bộ Lượng tử Thực nghiệm (EQUAL) tại Cơ sở Đổi mới ở Burlington. Khoản tài trợ này, một phần của Chương trình tài trợ hợp tác nghiên cứu & phát triển và do Viện đổi mới tại Tổ chức hợp tác công nghệ Massachusetts (MassTech) quản lý, sẽ hỗ trợ dự án trị giá gần 10 triệu USD.
Khoản tài trợ này sẽ tăng cường mối quan hệ đối tác của EQUAL với nhà nước, 23 tổ chức học thuật và XNUMX đối tác trong ngành khi họ nỗ lực hợp lý hóa quy trình nghiên cứu đến thương mại hóa cho công nghệ lượng tử.
Tại phòng thí nghiệm Building V của EQUAL, sinh viên và nhà nghiên cứu sẽ có thể áp dụng ngay các công nghệ lượng tử mới ở cấp độ thương mại.
Vào tháng 4, khối thịnh vượng chung đã công bố tài trợ cho sự hợp tác lượng tử nhỏ hơn giữa các trung tâm nghiên cứu tại Đại học Massachusetts ở Boston, Đại học Western New England và ba doanh nghiệp nhỏ có trụ sở tại Massachusetts. Nỗ lực này nhằm mục đích thúc đẩy sự phát triển và thương mại hóa phần cứng điện toán lượng tử và hỗ trợ phát triển lực lượng lao động cho ngành thông tin lượng tử.
*****
Đột phá về pin lượng tử mở đường cho việc sạc xe trong 90 giây
Theo một bài báo gần đây của Anthony Cuthbertson trên tờ Independent. Bản tóm tắt tin tức lượng tử tóm tắt dưới đây.
Một nhóm gồm các nhà khoa học từ Viện Khoa học Cơ bản Hàn Quốc và Đại học Insubria ở Ý đã tạo ra bước đột phá trong việc hiện thực hóa công nghệ này bằng cách sử dụng hệ thống cơ học lượng tử được gọi là micromaser.
Nó sử dụng trường điện từ để lưu trữ năng lượng được tích điện qua dòng qubit, đồng thời bảo vệ khỏi nguy cơ sạc quá mức. Nó sử dụng trường điện từ để lưu trữ năng lượng được sạc qua dòng qubit, đồng thời bảo vệ khỏi nguy cơ sạc quá mức. Các nhà nghiên cứu đã mô tả micromaser là “một mô hình pin lượng tử xuất sắc” và chứng minh thành công rằng quá trình sạc nhanh hơn so với sạc cổ điển.
Các nhà nghiên cứu Hàn Quốc đã tính toán rằng công nghệ pin lượng tử có thể giảm thời gian sạc tại nhà của ô tô điện từ 10 giờ xuống chỉ còn 90 phút, trong khi các trạm siêu tăng áp có thể sạc đầy ô tô chỉ trong XNUMX giây. Trong một nghiên cứu được công bố đầu năm nay, các nhà khoa học đã lưu ý rằng thời gian sạc của pin lượng tử thực sự giảm khi kích thước của pin ngày càng lớn hơn. Điều này là do một hiện tượng được gọi là tăng tốc lượng tử, liên quan đến cách các phân tử trở nên vướng víu hơn khi pin ngày càng lớn hơn.
*****
Sandra K. Helsel, Ph.D. đã nghiên cứu và báo cáo về các công nghệ biên giới từ năm 1990. Cô có bằng Tiến sĩ. từ Đại học Arizona.
