квантовая натурализация что это
Тихоходка стала первым животным, побывавшим в состоянии квантовой запутанности?
Физики заявили, что им впервые в мире удалось «ввести» живой организм в состояние квантовой запутанности. Другие исследователи не согласны с таким смелым утверждением.
В субботу в интернете начала распространяться новость о том, что учёные смогли ввести тихоходок в состояние квантовой запутанности. Для этого самое живучее животное на планете «посадили» на один из запутанных кубитов.
Это выдающееся достижение, ведь получается, что это первый живой (или, по крайней мере, условно живой) макрообъект, побывавший в состоянии квантовой запутанности.
Почему «условно живой»? Тихоходка во время эксперимента находилась в состоянии глубокого криптобиоза. Так что своё участие в одном из самых загадочных процессов квантовой физики она не заметила, но зато вышла из него живой. По крайней мере, так пишут авторы новой работы, ещё не прошедшей процедуру рецензирования сторонними специалистами.
Исследование в формате препринта научной статьи было опубликовано на портале arXiv.org.
Попробуем объяснить, что такое квантовая запутанность, и почему выводы исследователей об участии в ней тихоходки могут оказаться чересчур поспешными.
Мир квантовой физики — чудесное место, на пороге которого нужно оставить все наши представления о привычных физических законах. Одно из «чудес» этих мест — феномен квантовой запутанности.
Так называют неосязаемую связь двух объектов — к примеру, атомов — «спутанных» таким образом, что их уже нельзя охарактеризовать по отдельности друг от друга. То есть их квантовые состояния становятся взаимозависимыми.
И эта взаимозависимость сохраняется, даже если два квантово запутанных объекта разнести далеко, очень далеко друг от друга. Можно сказать, что от этого состояния рукой подать до понятия квантовой телепортации. Однако в реальности речь не идёт о передаче энергии или вещества на расстояние.
От одного объекта другому передаётся лишь его квантовое состояние.
Если квантово связать два кубита, то получается система, в которой два кубита «чувствуют» состояние друг друга на расстоянии. Это тяжело себе представить, но именно это и делает мир квантовой физики таким сложным и привлекательным для исследователей.
Итак, на кубите А находилась тихоходка, в то время как кубит Б оставался «пустым». Присутствие тихоходки на кубите А привело к снижению его частоты, из чего авторы работы сделали вывод, что тихоходка сама побывала в состоянии квантовой запутанности.
Оба кубита были сверхпроводящими. «Бездыханная» тихоходка выступила в качестве диэлектрика во втором кубите. (Последние два предложения оставим здесь для тех, кто хочет разобраться в вопросе чуть лучше и составить собственное мнение об эксперименте. Хотя для этих целей лучше, конечно же, сразу открывать препринт статьи).
Итак. А была ли квантовая запутанность тихоходки? Некоторые физики не согласны с этим заявлением.
Тау, исследователь из Университета Райса в Техасе Дуглас Нательсон (Douglas Natelson), не принимавший участия в исследовании, пишет, что присутствие тихоходки на кубите А, может, и изменило частоту кубита, но это вовсе не означает, что макроскопический объект, он же микроскопический организм, вошёл в состояние квантовой запутанности. Если говорить о запутанности, необходимо измерить квантовые свойства тихоходки, чего экспериментаторы, по всей видимости, не сделали.
Другими словами, тихоходку в эксперименте можно было с лёгкостью заменить частицей пыли, и это произвело бы аналогичный эффект. Так можно ли говорить, что тихоходка побывала в квантовой запутанности?
Но, так или иначе (оставим споры физикам), новый эксперимент вновь подтвердил, насколько «непробиваемым» является организм тихоходок.
В ходе этого исследования животное провело целых 17 дней при температуре, близкой к абсолютному нулю и при минимальном атмосферном давлении 6×10−6 миллибар. (Пока что работать с кубитами проще в вакууме, когда ничто не вторгается в крайне чувствительную к любым изменениям систему.)
В таких условиях в организме животного прекращаются все химические процессы. С биологической точки зрения тихоходка была мертва всё время нахождения в криптобиозе. Однако она относится к тем организмам, которые, будучи помещёнными в совместимые с жизнью условия, возвращаются к жизни и своим привычным активностям. Даже если подходящие для жизни условия появляются спустя десятилетия.
Кстати, эксперимент проводился трижды с тремя разными тихоходками, и лишь одна из них успешно вернулась к жизни. Это произошло благодаря тому, что учёные переводили её в условия нормального атмосферного давления очень медленно.
Напомним, ранее мы писали о том, что тихоходки способны пережить выстрел из пушки, условия открытого космоса и, возможно, могут благополучно жить на Луне.
Также мы рассказывали о том, что российские физики научились переводить с одного «квантового языка» на другой с помощью телепортации, а ещё о том, как физики квантово запутали сразу 15 триллионов атомов.
Сообщали мы и о том, что на МКС проверяли влияние гравитации на квантовую запутанность, а также о том, что квантовая запутанность может увеличить чувствительность детекторов гравитационных волн в два раза.
Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».
Тихоходка стала первым квантово запутанным животным в истории
Микроскопические беспозвоночные тихоходки стали «героями» уникального научного эксперимента. Ученые включили их в квантово запутанную цепь, сообщает arXiv.
Тихоходки известны своей способностью выживать в самых экстремальных условиях. Они переносят воздействие кипятка, ультрафиолетовых лучей, радиации, отсутствие кислорода. В неблагоприятной обстановке эти существа впадают в своего рода спячку, которая может продолжаться неопределенный срок. Выйдя из нее, они полностью восстанавливают свои жизненные функции.
Авторы нового эксперимента подвергли тихоходок крайне низким температурам и высокому давлению, а также поместили их в ситуацию «временной квантовой запутанности».
Запутанность возникает, когда две крошечных субатомных частицы становятся связанными друг с другом так, что изменение импульса одной мгновенно изменяет другую таким же образом. При этом частицы могут находиться на огромном расстоянии друг от друга.
Ученые решили проверить, способны ли многоклеточные организмы прийти в такое состояние. Они выбрали трех тихоходок и охладили их до температуры, всего на долю градуса превышающей значение абсолютного нуля. В естественном состоянии тихоходки достигали размеров от 0,2 до 0,45 миллиметра, но во время спячки съежились примерно на две трети.
Затем каждую тихоходку поместили между двумя конденсаторными пластинами сверхпроводниковой схемы, которые образовали квантовый бит, или кубит – единицу информации, используемую в квантовых вычислениях. Кубит В соединили с кубитом А, так что оба кубита перепутались.
«В ходе нескольких последующих тестов мы увидели, что частота как кубитов, так и тихоходки изменялась в тандеме, напоминая запутанную систему из трех частей», – отметили авторы.
После 17 дней эксперимента ученые попытались вывести тихоходок из спячки, но проснулась только одна. Исследователи утверждают, что она фактически стала первым квантово запутанным животным в истории.
Впрочем, независимые эксперты подвергли результаты эксперимента сомнению. Работе предстоит пройти рецензирование, чтобы ее признало научное сообщество.
Ранее стало известно, что физики заставили время в квантовой системе течь сразу в двух измерениях. Это соответствует положениям квантовой механики.
Перспективы квантовых технологий
Чаще всего при упоминании квантовой механики у человека возникает лишь одна ассоциация – одновременно живой и мертвый кот из знаменитого мысленного эксперимента Эрвина Шредингера. Однако квантовая механика со времен первой половины XX века прошла довольно большой путь. Появились перспективы не только теоретического, но и практического применения принципов квантовой механики, что может заметно повлиять на развитие технологий. Что такое квантовый компьютер? Как при помощи квантов можно закодировать информацию? Что на самом деле представляет из себя квантовая телепортация?
Перспективы: квантовые технологии
«Заниматься квантовой оптикой очень важно, потому что свет является единственным физическим объектом, который может путешествовать, может летать. Свет – это идеальный медиум для коммуникаций, для передачи информации. Из чего бы ни были сделаны будущие квантовые компьютеры, они совершенно точно будут «разговаривать» друг с другом на языке света (фотонов). Поэтому какая бы квантовая технология не использовалась для квантовых процессоров, нужно все равно развивать квантовую технологию света.»
Физик Александр Львовский в программе «Перспективы» рассказывает о Российском Квантовом Центре, «Star Trek» и квантовой криптографии.
Квантовый компьютер
«Если рассмотреть квантовые объекты, то окажется, что там работают законы не классической, а квантовой физики. Существует так называемая квантовая интерференция, квантовая запутанность – quantum entanglement. Это очень важно, потому что в этом случае у вас помимо 0 и 1 существуют ещё и все промежуточные состояния между 0 и 1. Квантовая запутанность – это удивительное явление, которое позволяет вам обрабатывать гораздо большие массивы информации.»
Физик Владимир Шалаев о скорости обработки информации, нанофотонике и квантовой запутанности.
Квантовая телепортация
Физик Юджин Ползик о передаче информации о веществе, перепутанных состояниях и квантовом компьютере.
Квантовые технологии
» На самом деле квантовые техн ологии предлагают нам не только способ разру шения информационной структуры общества, но и способ защиты от хакерства. Существует такая технология, как квантовая криптография, идея которой заключается в том, что информация передается с помощью элементарных частиц света ― фотонов. Другими словами, каждый бит переносится одним каким-то фотоном. И если появляется какой-то хакер, который попытается эти фотоны украсть или померить, какое у них состояние, и, соответственно, узнать передаваемое сообщение, то этот хакер эти фотоны неизбежно разрушит, потому что хакер большой, а фотоны маленькие. И таким образом он неизбежно будет замечен, и нарушение информационной безопасности удастся предотвратить. «
6 фактов о новом способе компьютерной безопасности, сверхточных хронометрах и квантовых датчиках.
5 книг о квантовой обработке информации
» Квантовая обработка информации и квантовая связь (КОИКС) — новая, бурно развивающаяся обла сть знаний, которая обладает огромным потенциалом, ведущим к прорыву во многих областях науки и техники. КОИКС использует принципиально новые методы вычисления и связи, базирующиеся на принципах квантовой механики, а не классической физики. Это сулит огромную вычислительную мощность, далеко выходящую за пределы возможностей любого классического компьютера, гарантирует абсолютно безопасную связь, а также стимулирует развитие зарождающихся квантовых технологий. «
Что читать о новых методах вычислений и связи, базирующихся на принципах квантовой механики, рекомендует доктор физико-математических наук Сергей Кулик.
Тайны квантовой механики – что такое квантовая запутанность?
Около 100 лет назад ученые впервые задумались о природе некоторых необычных свойств света. Например, света, исходящего от газов, когда их нагревают в пробирке. Если посмотреть на этот свет сквозь призму, можно заметить кое-что необычное. Не спектр, в котором цвета плавно переходят один в другой, отражаясь в хрустальном бокале, а отчетливые линии, цвета которых не смешиваются, как в радуге. Речь идет о вертикальных лучах света, похожих на карандаши – каждый своего цвета. Однако объяснить столь странное свойство света ученые не могли. Поиски ответов безуспешно продолжались, пока физик Нильс Бор в начале ХХ века не выдвинул самую невероятную и фантастическую гипотезу. Бор был убежден, что разгадка отчетливых линий кроется в самом сердце материи – структуре атома.
Если нагреть газ в пробирке и посмотреть на исходящий от него свет через призму, вы увидите непересекающиеся вертикальные линии
Фантастическая гипотеза
По мнению ученого атомы напоминают крошечные модели Солнечной системы, так как электроны вращаются вокруг ядра, подобно планетам. Но электроны, в отличие от планет, двигаются по одной определенной орбите и ни по какой другой. Бор утверждал, что когда атом нагревается, электроны приходят в движение и перескакивают с одной орбиты на другую. При этом, каждый скачок сопровождается выбросом энергии в форме света с определенной длиной волны. Вот откуда взялись те странные вертикальные линии и понятие «квантовый скачок».
В документальном фильме National Geographic о квантовой теории, физик Брайан Грин рассказывает об удивительных свойствах квантового скачка, которые заключаются в том, что электрон перемещается с одной орбиты сразу на другую, будто бы не пересекая пространство между ними. Как если бы Земля в одно мгновенье поменялась орбитами с Марсом или Юпитером. Бор считал, что из-за странных свойств электронов в атоме, они излучают энергию определенными, неделимыми порциями, которые называются кванты. Именно поэтому электроны могут двигаться строго по определенным орбитам и могут находиться либо в одной точке, либо в другой, но никак не посередине. В повседневной жизни мы не сталкиваемся ни с чем подобным.
Если бы бейсбольный мяч оказался в двух местах одновременно, мы могли бы поверить, что нас обманывает волшебник. Но в квантовой механике наличие частицы в двух местах одновременно – это именно то, что заставляет нас считать эксперимент истинным.
При нагреве атомов электроны начинают перескакивать с одной орбиты на другую.
Каким бы невероятным ни казалось предположение Бора, физики довольно быстро нашли большое количество доказательств в пользу его теории – электроны действительно ведут себя по совершенно иным законам, нежели планеты Солнечной системы или шарики для пинг-понга. Открытие Бора и его коллег, однако, противоречило общеизвестным законам физики и вскоре привело к столкновению с идеями, высказанными Альбертом Эйнштейном.
Квантовая запутанность
Эйнштейн не мог смириться с неопределенностью Вселенной, вытекающей из квантовой механики. Физик считал, что объект существует не только когда за ним наблюдают (как утверждал Нильс Бор), но и все остальное время. Ученый писал: «Мне хочется верить, что Луна светит даже когда я на нее не смотрю.» Сама мысль о том, что реальность Вселенной определяется когда мы открываем и закрываем глаза казалась ему немыслимой. По мнению Эйнштейна квантовой теории не хватало чего-то, что описало бы все свойства частиц, в том числе их местонахождение даже в тот момент, когда за ними не наблюдают. И в 1935 году Эйнштейну показалось, что он нашел слабое место квантовой механики. Это было невероятно странное явление, противоречащее всем логическим представлениям о Вселенной – квантовая запутанность.
Квантовая запутанность – это теоретическое предположение вытекающее из уравнений квантовой механики, согласно которому две частицы могут запутаться, если находятся довольно близко друг к другу. Их свойства при этом становятся взаимосвязанными.
Но даже если разделить эти частицы и отправить в разные концы света, как предлагает квантовая механика, они все равно могут остаться запутанными и неразрывно связанными. Эйнштейну такая связь между частицами казалась невозможной, он так ее и назвал – «сверхъестественная связь на расстоянии». Ученый допускал, что запутанные частицы могут существовать, но считал, что никакой «сверхъестественной связи на расстоянии» нет. Напротив, все предопределено задолго до момента измерения.
Допустим, кто-то взял пару перчаток, разделил их и положил каждую в отдельный чемодан. Затем один чемодан отправили вам, а второй в Антарктиду. До того момента, пока чемоданы закрыты, вы не знаете, какая из перчаток там лежит. Но открыв чемодан и обнаружив в нем левую перчатку, мы со 100% уверенностью узнаем, что в чемодане в Антарктиде лежит правая перчатка, даже если в него никто не заглядывал.
Нильс Бор, в свою очередь, полагался на уравнения, доказывающие, что частицы ведут себя как два колеса, которые могут мгновенно связать случайные результаты своего вращения, даже находясь на огромном расстоянии друг от друга. Так кто же прав?
Определить, действительно ли между запутанными частицами существует «сверхъестественная связь» как между вращающимися колесами, или же никакой связи нет и свойства частиц предопределены заранее, как в случае с парой перчаток, удалось физику Джону Белл. С помощью сложных математических вычислений Белл показал, что если сверхъестественной связи нет, то квантовая механика неверна. Однако физик-теоретик также доказал, что вопрос можно решить, построив машину, которая создавала и сравнивала бы много пар запутанных частиц.
Основываясь на инструкциях Белла физик, специалист по квантовой механике Джон Клаузер собрал машину, способную проделывать эту работу. Машина Клаузера могла измерять тысячи пар запутанных частиц и сравнивать их по очень многим параметрам. Полученные результаты заставили ученого думать, что он допустил ошибку. Вскоре французский физик Ален Аспе подобрался к самой сути спора Эйнштейна и Бора.
Ален Аспе – французский физик, специалист по квантовой оптике, теории скрытых параметров и квантовой запутанности.
В опыте Аспе измерение одной частицы могло прямо повлиять на другую только в случае, если сигнал от первой частицы ко второй прошел бы со скоростью, превышающей скорость света. Что, как мы знаем, невозможно. Таким образом оставалось только одной объяснение – сверхъестественная связь. Более того, проведенные эксперименты доказали, что математическая основа квантовой механики верна.
Запутанность квантовых состояний – это реальность.
Выходит, квантовые частицы могут быть связаны несмотря на огромные расстояния, а измерение одной частицы действительно может повлиять на ее далекую пару, как если бы пространства между ними никогда не существовало. Но ответить на вопрос о том как работает эта связь сегодня не может никто.
Квантовая запутанность частиц также не исключает того факта, что когда-нибудь телепортация станет реальностью. Так, ученые уже сегодня телепортируют сотни частиц, о чем подробнее писала моя коллега Дарья Елецкая. А как вы думаете, удастся ли ученым создать единую теорию квантовой гравитации? Ответ будем ждать в комментариях к этой статье, а также в нашем Telegram-чате.
Как устроена квантовая реальность: «кошачьи» кубиты, МРТ и добыча газа
Квантовые технологии все чаще находят практическое применение не только в финансах, логистике и медицине: международные игроки заговорили об использовании квантов для определения утечки метана при добыче нефти. Специально для «Хайтека» глава Национальной квантовой лаборатории Руслан Юнусов собрал самые интересные и значимые новости об исследованиях и разработках.
Читайте «Хайтек» в
Исследования и разработки
Австралийские исследователи разработали сверхбыстрые дырочные спиновые кубиты
Одной из проблем при разработке спиновых кубитов является потеря их когерентности при увеличении скорости работы. Новое исследование австралийских ученых (FLEET, CQC2T) совместно с коллегами из Университета Британской Колумбии (Канада) указывает на то, что компромисс между скоростью работы и когерентностью может быть достигнут при использовании в качестве кубита дырок, ведущих себя как положительно заряженные электроны. Дырочные кубиты, в отличие от электронных, в значительно меньшей степени подвергаются воздействию нежелательных флуктуирующих электрических полей, которые существуют в любом материале. Более того, «золотая середина», в которой дырочный кубит наименее чувствителен к такому шуму, также является точкой, где с ним можно работать быстрее всего. Такой подход открывает возможность потенциального масштабирования кубитов до мини-квантового компьютера, основанного на «массиве» битов.
Ученые из Штутгарта усомнились в существовании квантовых спиновых жидкостей
Спиновая жидкость — очень редкое магнитное состояние вещества, в котором, в отличие от большинства материалов, спины не упорядочиваются даже при сверхнизких температурах, а образуют коллективные запутанные состояния. По этой причине спиновые жидкости рассматриваются в качестве перспективной среды для создания топологического (защищенного от ошибок) квантового компьютера.
До сих пор существование спиновых жидкостей было подтверждено лишь косвенными измерениями и определенными теоретическими допущениями. Ученые из Университета Штутгарта с помощью техники широкополосной спин-резонансной спектроскопии впервые исследовали процесс упорядочивания в спиновой жидкости и обнаружили, что при снижении температуры происходит неожиданный процесс формирования пространственно-разделенных пар спинов, что, вероятно, опровергает взгляды на фундаментальные свойства этой экзотической формы материи.
«Кошачьи» кубиты сделали квантовый компьютер более отказоустойчивым
Группа ученых из Amazon под руководством Фернандо Брандао разработала новую схему квантового компьютера, устойчивого к ошибкам. Они использовали так называемые кошачьи кубиты, или кубиты в суперпозиции когерентных состояний с противоположными фазами. Идея заключается в том, что после стабилизации такого кубита ошибки с переворотом битов становятся чрезвычайно редкими, а ошибки переворота фазы — более частыми. А для того, чтобы защититься от ошибок переворота фазы, можно использовать активную коррекцию ошибок.
Исследователи выполнили полное моделирование шума, включая углубленное исследование редких процессов переворота битов. Использование архитектуры, предложенной в работе, и активной коррекции ошибок позволяет достичь логической ошибки 2,7×10-8, используя всего девять кубитов кода данных — это улучшение более чем на пять порядков по сравнению с полностью незащищенными кубитами.
Новый код коррекции ошибок позволяет работать в условиях повышенных шумов
Среди множества кодов коррекции ошибок существуют так называемые поверхностные коды. Для их представления используется двумерная решетка, на ребрах которой расположены кубиты. Часть их них участвует в вычислениях, а другая часть помогает выявлять и исправлять ошибки. Поверхностные коды использует, например, компания Google в своих сверхпроводящих устройствах.
Исследователям из Университета Сиднея под руководством Бенджамина Брауна удалось разработать код, который оказался в два раза эффективнее существующих. Авторы протестировали его на небольших системах и показали, что новый код требует меньше дополнительных физических кубитов для коррекции ошибок и в некоторых случаях превосходит теоретическую оценку. Благодаря устойчивости к шуму, новые коды оказываются перспективны для применения в больших системах, где они будут требовать значительно меньше дополнительных кубитов.
Национальные квантовые программы
Запуск отечественных облачных платформ для доступа к квантовым компьютерам
Российский квантовый центр открыл облачный доступ к эмулятору квантовых вычислений SimCIM, использующему классические алгоритмы, которые моделируют поведение квантовых систем. Облачная платформа будет полезна для решения задач дискретной оптимизации, а также для анализа экономического эффекта от внедрения квантовых вычислительных архитектур.
В перспективе платформа обеспечит доступ к новейшим квантовым компьютерам, создаваемым в рамках реализации Дорожной карты по квантовым вычислениям, а также к квантовым вычислителям сторонних международных компаний. Для удобства компаний-клиентов из различных индустрий сформирован комплекс готовых приложений для финансовой оптимизации, квантовой химии, биоинформатики, логистики и пр., а также набор инструментов для сравнительного анализа алгоритмов.
Физической основой для второй платформы, разработанной в Центре квантовых технологий МГУ, служат две системы: квантовый процессор на нейтральных атомах в оптических ловушках и линейно-оптический квантовый вычислитель. В настоящий момент пользователям доступны классические симуляторы квантовых процессоров, в ближайшем будущем можно будет получить доступ к реальному оптическому чипу. Платформа позволяет реализовывать и тестировать практически любые квантовые и гибридные квантово-классические алгоритмы.
Канадский институт выпустил отчет о национальных квантовых стратегиях 46 стран
57-страничный отчет содержит анализ существующих в мире квантовых инициатив. По уровню развития национальных программ страны разделены на четыре категории: 17 стран со скоординированной квантовой стратегией (в том числе Россия, США, Китай, Германия, Франция), три страны с развивающейся квантовой стратегией (Канада), 12 стран без формально принятой стратегии, но с существенной долей правительственных инициатив в квантовой области (Австралия, Дания, Финляндия) и 14 стран, принимающих участие в международных программах (страны Прибалтики, Турция, Польша).
Среди различных мер государственной поддержки: создание исследовательских центров и R&D-хабов, конкурсы на получение правительственных грантов, прямые инвестиции в квантовые проекты и венчурное финансирование. По мнению авторов отчета, в России реализовано большинство подобных мер, за исключением организации специализированных грантовых конкурсов в области квантовой науки и технологий.
Названы лучшие университеты в области квантовых вычислений
Эксперты портала The Quantum Daily назвали 12 лучших исследовательских университетов мира, добившихся успехов в разработке квантовых вычислительных систем.
Среди них пять американских университетов и институтов (Гарвард, MIT, университеты Мэриленда, Беркли и Чикаго) и по одному университету из Китая (Университет науки и технологий), Канады (Ватерлоо), Сингапура (Наньянский технологический университет), Австралии (Сидней), Германии (Людвига и Максимилиана в Мюнхене) и Австрии (Инсбрук).
Канада является одним из мировых лидеров в области квантовых исследований и разработок, занимая первое место среди стран G7 по расходам в этой области на душу населения. Тем не менее, в отличие от других стран, в Канаде нет формально принятой квантовой программы.
Правительство США анонсирует новые программы финансирования квантовых исследований
Также две новые программы поддержаны U.S. Army Research Office: первая предполагает разработку принципиально новых методов проектирования, изготовления и управления кубитами для улучшения их стабильности по сравнению с современными устройствами. Вторая программа нацелена на адресную поддержку талантливых аспирантов и исследователей из числа граждан США в области квантовой обработки информации и квантового зондирования.
Министерство обороны Австралии выбрало NEC и D-Wave для решения задач военной логистики
В результате проведенного конкурса коллаборация австралийского представительства корпорации NEC — NEC Australia — и компании D-Wave Systems Inc. (Канада) выбрана исполнителем проекта по использованию гибридных квантовых вычислений в решении проблемы «последней мили» в логистике. Разработанная технология призвана оптимизировать использование автономных транспортных средств для пополнения запасов различных подразделений с центральной базы снабжения.
NEC и D-Wave заключили соглашение о партнерстве в ноябре 2019 года для совместной разработки квантовых приложений. Это первое подобное взаимодействие компаний с клиентами за пределами Японии.
В Финляндии создан новый институт для координации работ в области квантовых технологий
Университет Аалто, Университет Хельсинки и Центр технических исследований Финляндии VTT подписали соглашение о сотрудничестве в области квантовой науки и технологий под эгидой созданного Финского квантового института InstituteQ. Объединив усилия, стороны стремятся удержать Финляндию в авангарде все более конкурентной глобальной области технологий.
В настоящее время VTT совместно с финским стартапом IQM работает над созданием первого квантового компьютера в Финляндии. Этот проект станет начальной платформой для дальнейших исследований, инноваций и коммерческой деятельности в области квантовых технологий.
Квантовая индустрия
PsiQuantum и GlobalFoundries начинают массовое производство компонентов фотонного процессора
Калифорнийский стартап PsiQuantum является лидером по привлеченным инвестициям среди всех квантовых компаний ($508,5 млн). Его целью является разработка первого в мире фотонного квантового процессора Q1, состоящего из миллиона кубитов.
Вместе с компанией GlobalFoundries, занимающейся контрактным производством полупроводниковой продукции, PsiQuantum продемонстрировал возможность производства и интеграции на стандартном оборудовании основных компонентов фотонного процессора, включая оптическую схему, источники и детекторы одиночных фотонов. Специальное оборудование, необходимое для массового производства фотонных процессоров, уже установлено на двух фабриках GlobalFoundries в Нью-Йорке (кремниевая фотоника) и Дрездене (электронные компоненты) и скором времени планируется массовый выпуск этих изделий.
NTT и Токийский технологический институт изучают приложения машины Изинга в медицине
Когерентная машина Изинга использует квантовые эффекты в системе взаимодействующих между собой спинов, но не является в полной мере квантовым компьютером. Ее основное предназначение — решение задач комбинаторной оптимизации. NTT Research совместно с Токийским технологическим институтом используют машину Изинга для создания новых лекарств. Вычислительная задача состоит в поиске оптимального соответствия между колоссальным количеством комбинаций молекул лекарственных средств и целевых белков.
Вторая область применения — так называемое сжатое зондирование — позволит обрабатывать огромные наборы данных с высокой скоростью, быстро отбрасывая фрагменты, не содержащие полезную информацию. Этот подход может быть использован для анализа снимков магнитно-резонансной и компьютерной томографии.
Quantum Brilliance и Quantum South разработают решения для оптимизации логистики
Австралийский стартап Quantum Brilliance разрабатывает квантовую платформу на базе азотных вакансий в алмазе, способную работать при комнатных температурах. Сотрудничество с Quantum South (Уругвай) началось в 2018 году и было первоначально нацелено на разработку логистических решений с использованием программного эмулятора процессора. Компании стали финалистами конкурса Airbus Quantum Computing Challenge.
Сейчас компании устанавливают двухкубитный квантовый вычислитель в суперкомпьютерном центре Pawsey в Перте, Австралия, для интеграции с классическим суперкомпьютером и решения задач логистики в гибридной среде. Ожидается, что по мере увеличения размерности процессора и развития программного обеспечения вычислительная система значительно превзойдет классические устройства по вычислительной мощности.
Q-CTRL исследует оптимизацию движения транспорта в Австралии
Министерство транспорта австралийского штата Новый Южный Уэльс объявило о начале сотрудничества с компанией Q-CTRL по использованию квантового компьютера для управления сложной транспортной сетью. Также Q-CTRL займется решением одной из актуальных задач для крупнейшего австралийского города Сидней — обновлением расписаний общественного транспорта при проведении массовых общественных мероприятий. Возможность скорректировать расписание в реальном времени может значительно повысить эффективность городской транспортной сети и уменьшить проблемы с заторами.
Первый IBM Q System One установлен в Европе
Первый квантовый компьютер IBM за пределами США был установлен в рамках совместного проекта с Обществом Фраунгофера (Fraunhofer-Gesellschaft). Машина установлена в подразделении IBM в городе Энинген, недалеко от Штутгарта, для исключительного использования Обществом Фраунгофера и его партнерами в рамках деятельности Центра компетенций по квантовым вычислениям Баден-Вюртемберга.
IBM Q System One будет использоваться в соответствии с законодательством Германии, что является важным преимуществом для пользователей с точки зрения защиты данных и безопасности интеллектуальной собственности. Установка второго квантового компьютера IBM за пределами США планируется в этом году в Токийском университете.
Создан квантовый сенсор, способный контролировать весь радиочастотный диапазон
Квантовые сенсоры на основе Ридберговских атомов лишь совсем недавно стали использоваться в качестве детекторов электромагнитного излучения. Впервые их начали разрабатывать американские военные с целью контроля радиочастотного пространства с использованием единственного широкополосного детектора для всех радиоволновых диапазонов.
В новой работе военные исследователи US Army Research Lab продемонстрировали высокую чувствительность компактного (1 см) сенсора в диапазоне от 1 кГц до 1ТГц, а также провели его сравнение с альтернативными широкополосными приемниками на основе электрооптических кристаллов и дипольных антенн.
Квантовый лидар поможет обнаружить утечки метана при добыче нефти и природного газа
QLM Technology (Великобритания) разработала сверхчувствительный атмосферный лидар с квантовым однофотонным детектором, способный визуализировать и количественно определять утечки метана при добыче и использовании нефти и природного газа.
Проект поддерживается компаниями BP, National Grid, AMETEK Land и правительством Великобритании, а лидар стал одним из первых коммерческих продуктов в рамках национальной программы квантовых технологий Великобритании. Первая версия лидара доступна для коммерческих испытаний уже в этом году, а тесты камер, установленных на беспилотных летательных аппаратах, начнутся в 2022 году.