Национальная квантовая лаборатория ежемесячно размещает дайджест топ-публикаций об исследованиях и открытиях в области квантовых технологий. Выпуск от ноября 2023 года посвящен следующим темам:
— «Квантовый дом» во Франции помогает стартапам найти индустриальных партнёров
Созданный по инициативе крупнейшего в мире стартап-кампуса Station F «Квантовый дом» объединит под одной крышей 10 французских и иностранных стартапов, среди которых достаточно известные команды Pasqal, Multiverse Computing и Quandela.
— В Женеве заработал Открытый квантовый институт, созданный по модели ЦЕРН
В основу деятельности Open Quantum Institute (OQI) положена модель «открытой науки», когда исследователи со всего мира объединяются для совместной работы над проектами, находящимися на переднем крае современной науки и техники.
— Аналитики рекомендовали Конгрессу США увеличить финансирование квантовых технологий
Эксперты Center for Data Innovation — неправительственной организации, разрабатывающей программы цифровой экономики, выдвинули 10 предложений к Конгрессу США в преддверии продления национальной квантовой программы. Они рекомендуют увеличить ежегодный бюджет программы минимум до 525 млн долл. в 2024–2028 гг. и утвердить дополнительное финансирование образовательных и инфраструктурных программ в рамках «Закона о чипах».
— ЕС собирается защитить свои квантовые разработки «от соперников»
По информации Politico, готовится список критических технологий, попадание которых в руки соперников (среди них назван Китай) способно нанести ущерб интересам Евросоюза.
— В соответствии с дорожной картой финские учёные представили 20-кубитный квантовый компьютер
Новая модель пришла на смену 5-кубитному компьютеру на сверхпроводниках, созданному учёными исследовательского центра VTT и стартапа IQM в 2021 г. Финальной целью национальной программы с бюджетом 20,7 млн евро является создание до конца 2024 г. 50-кубитной модели.
— Atom Computing тестирует первый квантовый процессор с количеством кубитов более 1000
Процессор включает 1180 атомов, захваченных в двухмерном массиве из 1225 (35×35) оптических ловушек. Каждый из атомных кубитов связан с ближайшими кубитами в массиве и их соседями. Кубиты имеют рекордное время когерентности — 40 секунд, а их состояние может контролироваться непосредственно в процессе вычислений — эта особенность важна для протоколов коррекции ошибок.
— Fujitsu и RIKEN запускают платформу гибридных квантовых вычислений
Кроме 64-кубитного квантового компьютера на сверхпроводниках, представленного RIKEN в марте этого года, вычислительный комплекс включает один из крупнейших в мире симуляторов квантового компьютера на 40 кубитов, разработанный Fujitsu.
— D-Wave оптимизирует пропускную способность телекоммуникационных сетей
Компания D-Wave запустила на своей облачной платформе Leap демонстрацию работы квантового алгоритма, оптимизирующего эффективность канального декодирования в беспроводных системах цифрового вещания и связи. Квантовый компьютер потенциально может повысить пропускную способность передачи данных особенно в перегруженных городских районах с высоким уровнем шума.
— Итоги российско-китайского эксперимента по установлению защищённых спутниковых каналов связи
Опубликованы детали совместного эксперимента по распределению квантового криптографического ключа с помощью китайского спутника Micius между удалёнными наземными станциями. Российская и китайская станции находились на удалении 3800 км друг от друга: на территории Звенигородской обсерватории ИНАСАН и в районе Наньшань (КНР). При передаче использовался метод одноразовых блокнотов с длиной ключа равной длине передаваемого сообщения. В ходе эксперимента учёным удалось установить надёжный канал связи и решить множество задач, важных в контексте практического использования квантовых спутниковых систем.
— Сертификация промышленных систем квантовой криптографии
Учёные Российского квантового центра и компании КуРэйт подготовили подробное описание этапов подготовки системы квантового распределения ключей (КРК) к государственной сертификации. Это первое столь подробное исследование подобного рода. Рассмотрены все возможные способы атак на промышленные системы квантовой связи и меры противодействия им, а также технические требования к испытательной лаборатории для систем КРК. Приведённые рекомендации подходят для испытания всех систем, использующих квантовый протокол распределения ключей BB84.
— Квантовый сенсор обнаруживает спрятанные под землёй мины
Компания Quantum Computing Inc. представила детектор для обнаружения мин, созданный на основе оптического лидара и технологии квантовой параметрической сортировки мод (QPMS), которая позволяет проводить эффективную селекцию фотонов, отраженных непосредственно от обнаруживаемого объекта и от окружающей среды, а также восстанавливать профиль скрытого объекта. Испытания, проведённые в Университете Оклахомы, продемонстрировали возможность устройства обнаруживать мины на глубине до 80 см под земной поверхностью.
— Протестирована модель квантового сенсора на холодных атомах для дронов
На базе массива холодных атомов в ловушках могут быть изготовлены сверхточные квантовые гироскопы, акселерометры, гравиметры и эталоны времени. Недостатками существующих устройств являются громоздкие размеры и невысокая надёжность в полевых условиях.
— Прогресс в развитии нейтрально-атомной платформы
Атомная платформа имеет хорошую масштабируемость, однако, низкая точность операций традиционно была проблемой для использования кодов коррекции ошибок. Четыре исследовательские группы из США продемонстрировали значительный прогресс в этом направлении.
— Полностью адресуемая матрица из 16 квантовых точек в Германии
Естественная запутанность, вызванная близостью спиновых кубитов, ограничена расстоянием в несколько десятков нанометров, что затрудняет изготовление чипов с большим количеством межсоединений. Исследователи из нидерландской QuTech разработали новый подход для управления спиновыми кубитами, вдохновленный классическими архитектурами с произвольным доступом, такими как DRAM.
— Предложен способ подключения квантового компьютера с захваченными ионами на 1000 кубитов
По мере увеличения количества кубитов в ионном квантовом процессоре размещение многочисленных электродов и генераторов сигналов на чипе становится все сложнее. Научная группа из Оксфорда представила метод, получивший название WISE, который позволяет запускать 1000-кубитное устройство всего на 200 линиях управления.
— Широкополосный конвертер микроволновых фотонов в оптические на ридберговских атомах
Учёные Польского центра квантовых оптических технологий связали излучение миллиметрового радиодиапазона и оптические моды, используя ридберговские атомы. Эти объекты хорошо подходят для такой цели, поскольку в ридберговских атомах есть все необходимые резонансы: возбуждение из основного состояния на уровень с большим значением главного квантового числа требует оптических фотонов, а переходы между высоколежащими состояниями — радиоволн.
— Массив фотонных резонаторов как программируемый квантовый симулятор
Ученые из университета Вашингтона использовали термооптические нагреватели для независимого управления каждым из восьми высокодобротных фотонных резонаторов, добившись низкого уровня тепловых помех между ними. Схема управления устройства позволяет программировать весь массив резонаторов на заданный гамильтониан, реализуя таким образом аналоговый квантовый симулятор. За счёт совместимости с кремниевой фотоникой, этот подход открывает новые возможности для масштабируемого квантового моделирования на симуляторе с использованием фотонов в телекоммуникационном диапазоне.
— Многокубитные системы атомного масштаба на поверхности изолятора
Корейские учёные продемонстрировали работу одно-, двух- и трёхкубитных гейтов в квантовой системе, состоящей из атомов титана, расположенных на поверхности диэлектрика. Для индивидуального управления электронными спинами использовался единственный «сенсорный» кубит, расположенный рядом с остриём туннельного микроскопа.
— Российские учёные смоделировали фазовый переход в кутрите
Квантовые системы, которые мы можем контролировать, идеально подходят для моделирования других квантовых систем, так как в них работают те же физические явления. В рамках выполнения проектов дорожной карты квантовых вычислений учёные из Российского квантового центра, МИСиС, ФИАН и МФТИ с использованием двух различных квантовых платформ (ионы в ловушках и сверхпроводники) впервые смогли смоделировать неравновесный фазовый переход в трёхуровневой квантовой системе — кутрите. В перспективе многоуровневые системы (кудиты) могу использоваться для моделирования различных физических явлений. Дополнительные уровни в них могут играть роль контролируемых параметров внешней среды.
— России синтезирован материал для изучения спиновой запутанности при комнатной температуре
Российские учёные создали синтетический аналог редкого минерала намибита, Cu(BiO)2 VO4 OH, особенностью магнитной подсистемы которого являются изолированные однородные цепочки полуцелочисленных спинов на ионах меди. Большая величина обменного взаимодействия определяет большую длину корреляций в цепочке, что чрезвычайно важно для квантовой информатики. В то же время обменные взаимодействия между цепочками оказываются на один-два порядка меньшими. Важно, что свойства системы сохраняются в широком диапазоне температур, поэтому учёные полагают, что новый материал может лечь в основу создания кубитов, работающих при комнатной температуре.
— Китайский фотонный компьютер JiuZhang 3 установил новый рекорд скорости
Первый фотонный компьютер JiuZhang был построен командой Жан-Вэй Пена в Университете науки и технологий Китая в 2020 году. В первых двух версиях машины было 76 и 113 кубитов, а в представленной недавно третьей версии ученые увеличили это число до 255.
— Ученые Google преодолели утечку квантовой информации при квантовой коррекции ошибок
Во время работы алгоритма с исправлением ошибок утечка квантовой информации из вычислительных состояний кубита в другие энергетические состояния может накапливается и распространяться через многокубитные взаимодействия. Это в конечном итоге ставит под сомнение саму возможность квантовой коррекции ошибок как пути к отказоустойчивым вычислениям.
— Простая модификация корректирующего кода в 10 раз уменьшила ошибки в процессоре Quantinuum
Используя особенности архитектуры QCCD, которая позволяет физически перемещать ионные кубиты, учёные Quantinuum с коллегами из QuTech и Штутгартского университета смогли модифицировать самый компактный цветовой код коррекции ошибок и достичь на процессоре H1-1 экспериментальной точности выполнения операций на уровне 99,99%.
— Неразличимые фотоны от излучателей на основе редкоземельных элементов
Редкоземельные ионы эрбия работают в той же полосе длин волн, что и оптоволоконные сети, благодаря чему их удобно использовать в качестве источников излучения в линиях квантовой связи. Известной проблемой является, однако, нарушение неразличимости фотонов из-за спектральной диффузии за счёт различных локальных условий генерации.
— Практическое использование квантовых алгоритмов
Исключительно детальный обзор квантовых алгоритмов подготовлен большой международной группой авторов. Описаны типы и потенциальные области применения различных алгоритмов, их потенциальные возможности и преимущества, ресурсные требования и особенности практической реализации.
Подробнее читайте в дайджесте Национальной квантовой лаборатории по
ссылке.
