Национальная квантовая лаборатория ежемесячно размещает дайджест топ-публикаций об исследованиях и открытиях в области квантовых технологий. Выпуск от июня 2023 года посвящен следующим темам:
— В традиционном обзоре McKinsey & Co отмечен ряд важных фактов об отрасли:
— Сейчас квантовые вычисления наиболее востребованы в химической и автомобильной промышленности, финансовом секторе и в науках о жизни. К 2035 г. объем соответствующих смежных рынков составит около 1,3 трлн долл.
— Объём венчурных инвестиций не изменился по сравнению с прошлым годом и составил 2,35 млрд долл. Инвестиции в основном осуществлялись в расширение существующих компаний. Среди лидеров — SandboxAQ и Rigetti (США), D-wave (Канада) и Origin Quantum (Китай).
— В Китае запущена национальная квантовая облачная платформа, которая обеспечивает доступ к трём квантовым компьютерам на основе 10, 18 и 136 сверхпроводниковых кубитов. В создании платформы приняли участие учёные Пекинской академии квантовых информационных наук, Академии наук КНР и университета Цинхуа, а в тестировании приняли участие более 2000 китайских и зарубежных учёных.
— Белый дом разработал нацстратегию стандартов для критических и возникающих технологий. Целью документа является укрепление лидерства США в выработке международных стандартов в новых отраслях. Особая роль отводится стандартизации квантовых технологий, развитие которых, по мнению авторов, должны «существенно усилить инновационную экосистему и конкурентоспособность США».
— Германия представила дорожную карту по разработке универсального квантового компьютера. Развитие технологий квантовых вычислений позволит стране укрепить технологический суверенитет и в будущем составить конкуренцию странам-лидерам: США и КНР.
— Французская компания ATOS участвует в создании первого квантового центра в Бразилии. На начальном этапе задачами центра станут поиск перспективных приложений квантовых вычислений, а также интеграция квантовых и суперкомпьютерных вычислений.
— Австралийское правительство одобрило национальную квантовую стратегию. Финансирование мероприятий будет осуществляться из средств 15-миллиардного National Reconstruction Fund.
— IBM создаст к 2033 г. 100,000-кубитный «квантово-центричный» суперкомпьютер, который будет включать в себя четыре 25,000-кубитных квантовых компьютера Quantum System Two, связанных между собой и с классическими серверами волоконно-оптическими линиями.
— В Нидерландах компании Quix и QMware создают гибридный ЦОД, архитектура которого основана на глубокой интеграции фотонного квантового процессора и классического суперкомпьютера. За счёт минимальной латентности и оптимальной организации вычислений предполагается получить выигрыш в производительности для некоторых задач в 10 раз и более. ЦОД сосредоточится на решении задач оптимизации и машинного обучения.
— Quantinuum (бывшая Honeywell Quantum) опубликовала результаты тестирования ионного процессора следующего поколения H2-1. 32-кубитный процессор построен на основе архитектуры QCCD, открывающей возможность дальнейшего масштабирования. Учёные впервые получили запутанное состояние всех 32 кубитов с достоверностью 82%, что существенно превышает предыдущий мировой рекорд, а также провели многочисленные сравнительные тесты, доказывающие рекордную производительность устройства.
— Moody’s использует квантовые методы для поиска признаков экономической рецессии. В совместной работе Moody’s Analytics с учёными Rigetti Computing и Imperial College London впервые описан новый подход к прогнозированию экономической рецессии с использованием комбинации классического сигнатурного анализа и квантового машинного обучения.
— Самая большая в мире квантовая модель для расчёта аэро- и гидродинамических процессов была создана с помощью программного эмулятора квантового компьютера на базе графических ускорителей NVIDIA A100 с тензорными ядрами. Учёным удалось таким образом представить квантовую цепь глубиной в 10 млн слоёв, что пока недостижимо для существующих квантовых компьютеров. В дальнейшем квантово-вдохновлённые и квантовые модели Rolls-Royce планирует использовать при конструировании новых авиадвигателей.
— Военные ведомства США и Великобритании проводят полевые испытания квантовых сенсоров. В будущем такие устройства будут использоваться, в частности, в системах навигации подводных лодок.
— IBM предлагает план перехода к постквантовой криптографии, состоящий из нескольких этапов. Кроме программного комплекса IBM дополнительно предлагает клиентам воспользоваться набором аппаратных модулей для хранения данных с постквантовой защитой.
— Учёные из ETH Zurich и Microsoft продолжают дискуссии вокруг практического квантового превосходства. Круг перспективных направлений сужается до задач с небольшим количеством входных данных и возможностью суперполиномиального ускорения — в первую очередь это задачи криптоанализа и квантово-химического моделировани. Дискуссии вокруг «полезного» квантового превосходства идут давно. Учёные сходятся на том, что реалистичные оценки пока провести очень сложно из-за огромного количества факторов, которые необходимо принимать во внимание.
— Две группы физиков смоделировали неабелевы энионы на квантовых компьютерах. подход основан на симуляции волновой функции неабелевых энионов с помощью ресурсов квантового процессора. Именно это впервые удалось сделать независимо двум группам: команде Google Quantum AI, работающей на сверхпроводящем квантовой компьютере, и команде Quantinuum, в распоряжении которой есть квантовый компьютер на ионах.
— Физики из Швейцарской высшей технической школы Цюриха с коллегами из нескольких стран проверили неравенства Белла на сверхпроводящих кубитах, разнесённых друг от друга на максимальное расстояние 30 метров, и добились очень короткого (не более 50 наносекунд) времени считывания. В отличие от множества проведённых ранее экспериментов это впервые позволило гарантировать, что никакой гипотетический скрытый сигнал не смог бы повлиять на результаты проверки.
— Инженеры из Университета Нового Южного Уэльса добились прорыва в решении проблемы масштабируемости кремниевых квантовых процессоров с помощью «желеобразных» (JellyBean) квантовых точек. Квантовые точки являются узлами соединения между спиновыми кубитами в кремниевом чипе и позволяют размещать их на большем расстоянии друг от друга. Это создаёт больше пространства для организации межсоединений при сохранении взаимодействия пар кубитов друг с другом.
— Учёные из Дармштадтского технического университета предложили оригинальный метод создания трёхмерных оптических решеток. Он основан на явлении, которое носит название эффект Тальбота — эффект дифракции плоской волны, в результате которого формируются повторяющиеся в пространстве области повышенной и пониженной интенсивности. Вероятно, предложенный подход поможет решить основную проблему нейтрально-атомной платформы — сложность её масштабирования.
— Учёные ФИАН и Российского квантового центра в рамках выполнения проекта Дорожной карты квантовых вычислений и проекта ЛИЦ впервые продемонстрировали полный набор одно- и двухкубитных операций, связав два 4-уровневых кудита на основе ионов иттербия и создав таким образом аналог 4-кубитного процессора. Точность выполнения операций пока ограничивается внешними условиями, но будет увеличена в процессе дальнейшей оптимизации установки. В перспективе кудиты позволяют реализовать квантовые цепи значительно большей глубины, чем традиционные кубиты.
— Коллектив ученых МФТИ, МИСИС и Российского квантового центра предложил полуэмпирическую модель квантового распределения ключей между спутником и наземной станцией. Она послужит для разработки и анализа группировки спутников для квантового распределения ключей. Разработанный подход использует экспериментально полученные коэффициенты атмосферного затухания для ясных и для туманных погодных условий. Проверка модели и феноменологических параметров была проведена с использованием данных с китайского спутника «Мо-Цзы». Выполненные расчеты позволяют значительно ускорить практическое моделирование квантового канала связи.
— Исследователи Калифорнийского технологического университета продемонстрировали эффект сверхразрешения с использованием запутанных фотонов. Запутанная пара разделяется на сигнальный фотон, проходящий через исследуемый объект, и вспомогательный фотон, проходящий через параллельный оптический путь. В запутанном состоянии бифотоны, даже во время движения по двум отдельным путям, ведут себя как единый объект с длиной волны вдвое меньше, чем у исходного фотона. Технология позволяет таким образом в два раза повысить разрешение полученных снимков не уменьшая длину волны излучения. Обнаруженный эффект предлагается использовать для неинвазивной визуализации живых объектов, таких как клетки.
Подробнее читайте в дайджесте Национальной квантовой лаборатории по
ссылке.
