Национальная квантовая лаборатория ежемесячно размещает дайджест топ-публикаций об исследованиях и открытиях в области квантовых технологий. Выпуск от октября 2023 года посвящен следующим темам:
— Президент РФ дал поручения по итогам Форума будущих технологий
На сайте Кремля опубликован перечень поручений Президента по итогам встречи с учёными на Форуме будущих технологий. В частности, внимание уделяется развитию квантовых технологий:
• подготовить национальный проект по формированию экономики данных на период до 2030 года. Помимо традиционных направлений в новый нацпроект должны войти и стратегически важные инициативы по развитию квантовых вычислений, сенсоров, связи, а также других прорывных технологий;
• создать условия для привлечения в РФ отечественных и иностранных ученых и квалифицированных специалистов в области квантовых технологий;
• расширить сотрудничество в области квантовых технологий со странами БРИКС, в том числе в части, касающейся совместного финансирования проектов;
• расширить возможности обмена научной информацией в области возникающих технологий, в том числе через создание специализированных международных научных журналов и проведение конференций;
• создать университет в области квантовых технологий для реализации образовательных программ по изучению передовых разработок в этой области;
• увеличить размеры грантов для поддержки исследований: до 500 млн рублей для исследований, проводимых под руководством ведущих российских ученых, и до 250 млн рублей для иностранных ученых;
• учредить премии за выдающиеся научные открытия и достижения в области будущих технологий, а также стипендии для молодых ученых.
— В России создана первая блокчейн платформа с постквантовым шифрованием
— IBM и Microsoft вошли в состав новой коалиции постквантовой криптографии
В сотрудничестве с государственными структурами коалиция затронет вопросы продвижения новых криптографических стандартов, создания технической документации и руководств по постквантовой криптографии, разработки и тестирования приложений с открытым исходным кодом и обеспечения криптографической гибкости при использовании различных систем.
— США и Индия укрепляют сотрудничество в квантовой сфере
На прошедшем в сентябре саммите G20 заключены соглашения, укрепляющие научно-технологическое сотрудничество двух стран:
• в рамках стратегического партнёрства для развития критических и возникающих технологий установлены конкретные механизмы реализации взаимодействия в квантовой области;
• Индийский технологический институт в Бомбее стал международным партнёром Chicago Quantum Exchange — научно-технического квантового хаба США;
• Национальный центр фундаментальных наук Н. Боса в Калькутте стал первым иностранным членом QED-C — индустриального квантового консорциума, объединявшего до сих пор только американские компании.
— В США запущен онлайн курс квантовых технологий для госслужащих
В создании вводного курса по квантовым технологиям участвовали спинофф компании Google SandboxAQ и провайдер образовательных курсов для госслужащих FedLearn. Сообщается, что после прохождения двухчасового обучения слушатели, даже не имеющие технического образования, получат не только достаточное понимание новой технологической области, но и смогут адекватно оценивать возникающие возможности и риски, связанные с этим направлением, а также научатся «отличать правду от хайпа» при анализе новых проектов, инвестиций и грантовых заявок.
— TSMC создаёт альянс по развитию кремниевой фотоники
Тайваньский производитель полупроводников вместе с американскими компаниями Broadcom и Nvidia собирается разрабатывать кремниевую фотонику, чтобы удовлетворить растущий спрос на передачу данных в эпоху ИИ. Решение, которое разрабатывают партнёры, включает интеграцию компонентов кремниевой фотоники и специализированных интегральных схем (ПЛИС) в едином модуле посредством технологии совместно упакованной оптики.
— IonQ выпустит две модели ионных квантовых компьютеров «для бизнеса»
Новые модели будут выполнены в форм-факторе стандартного серверного оборудования, что облегчит их интеграцию в вычислительных центрах.
— ParTec займётся интеграцией классических и квантовых суперкомпьютеров
Немецкий разработчик модульных суперкомпьютеров инвестировал 5 млн евро в создание собственной «квантовой фабрики». По мнению ParTec, монолитная архитектура существующих квантовых систем делает невозможным создание эффективных гибридных суперкомпьютеров, поэтому задачей нового подразделения станет разработка открытых архитектур, которые позволят легко интегрироваться в модульный квантово-классический суперкомпьютер. Партнёрами по проекту станут израильский стартап Quantum Machines и компания Nvidia.
— D-Wave разрабатывает гейтовый квантовый компьютер на основе кубитов-флаксониумов
Помимо адиабатических квантовых вычислителей, канадская компания параллельно ведёт разработку и универсального квантового компьютера. В отличие от большинства производителей, работающих в этой области, D-Wave взяла за основу не трансмон, а новый перспективный тип сверхпроводникового кубита — флаксониум.
— Riverline представил электронную схему для коррекции ошибок
Коды коррекции ошибок предполагают объединение различных кубитов, часть из которых задействована в вычислениях, а остальные контролируют выполнение операций. Однако, управляет кубитами обычно классический компьютер, и это вызывает неизбежные задержки при работе кода.
— Новые версии Wolfram Mathematica будут поддерживать квантовые вычисления
Вслед за компанией MathWorks (разработчик популярного математического пакета MATLAB) компания Wolfram объявила, что новые версии её программы Mathematica получат поддержку квантовых вычислений. С этой целью Wolfram начала сотрудничать с бостонским стартапом QuEra — разработчиком нейтрально-атомных квантовых процессоров и ПО.
— Mastercard тестирует технологию квантового распределения ключей для защиты транзакций
Целью проекта «Quantum Security and Communications» является выявление архитектурных требований к системам квантового распределения ключа при их использовании в распределённых сетях со множеством подключённых устройств, а также проверка безопасности технологии и её совместимости с существующими телекоммуникационными линиями.
— Обзор Сбербанка: «Квантовые вычисления: перспективы для бизнеса»
Аналитический доклад подготовлен коллективом авторов Сбербанка, в партнёрстве с ВГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова» и Институтом искусственного интеллекта AIRI. В нём представлена оценка текущего состояния квантовых вычислений и сделаны выводы о развитии нового направления, препятствиях и ограничениях, которые стоят на пути практического применения квантовых компьютеров.
— Продемонстрировано преимущество квантовых адиабатических систем в задачах машинного обучения
Ограниченная машина Больцмана (RBM) — это модель генеративной нейронной сети, которая определяет распределение вероятности на входных образцах данных. Итальянские учёные сравнили время обучения и производительность RBM на адиабатическом вычислителе D-Wave и на классической системе.
— В СПбГУ разработали технологию поиска оптических схем для квантовых вычислений на основе генетического алгоритма
Главная сложность при создании фотонных квантовых компьютеров — организовать взаимодействие фотонов друг с другом. Напрямую создать условия для такого взаимодействия невозможно. Чтобы обойти эту проблему, используют схемы с оповещением, которые позволяют по состоянию вспомогательной системы сделать вывод о выполнении логической операции. До сих пор было известно лишь несколько конфигураций подобных схем. Ученые СПбГУ разработали технологию их поиска на основе генетического алгоритма. Это помогло обнаружить множество новых конфигураций, которые расширяют возможности проектирования новых фотонных систем.
— Созданы запутанные состояния из 10 холодных атомов в оптических сверхрешётках
Учёным уже удавалось удерживать в оптических решётках более 2000 попарно запутанных холодных атомов. Более сложной задачей является масштабирование многочастичной запутанности — основного ресурса универсальных квантовых вычислений.
— Новый способ квантовой факторизации для криптоанализа
Известно, что для факторизации n-битного целого числа с использованием алгоритма Шора требуется квантовая схема, состоящая из n2 гейтов. В университете Нью Йорка разработали более эффективный метод, который включает несколько последовательных запусков алгоритма Шора с использованием квантовой схемы, состоящей только из n3/2 гейтов, и проведение дополнительной классической постобработки. Теоретически, новый подход может ускорить возможность взлома существующих шифров, однако авторы указывают на ряд допущений, которые могут осложнить использование этого метода на практике.
— Нейтрально-атомный процессор решит задачу гидратации белков при разработке лекарств
Учёные компаний Pasqal, Qubit Pharmaceuticals и университета Сорбонны исследовали процесс связывания влаги внутри белка — задачу, имеющую важное значение при разработке новых лекарств. Был разработан квантовый алгоритм, позволяющий с помощью нейтрально-атомного процессора в аналоговом режиме (режим аннилера) смоделировать распределение молекул воды внутри белка при различных условиях. К сожалению, ресурсные требования алгоритма пока не достижимы для существующих квантовых компьютеров, поэтому его работа тестировалась с использованием программного эмулятора.
— Terra Quantum и Hitachi представили модель экстренной эвакуации из зоны бедствий
Партнёры разработали динамическую модель экстренной эвакуации из города, часть которого пострадала в результате природных бедствий. С использованием алгоритмов квантового машинного обучения модель позволяет определить для каждого транспортного средства индивидуальный маршрут к пунктам эвакуации с учётом динамически изменяющейся ситуации в городе. Учёные показали, что разработанная модель может функционировать на уже существующих ионных квантовых компьютерах и обеспечивает улучшение точности в 7% по сравнению с классическими методами машинного обучения.
— Высокоэффективное однофотонное излучение от кремниевого Т-центра
Светоизлучающие Т-центры в кремнии из-за их долгоживущего основного состояния обладают высокими временами когерентности и представляют интерес как основа для «полностью кремниевой» технологии квантовых сетей и распределенных квантовых вычислений. Исследователи из Мэрилендского университета поместили одиночный T-центр в специальную световодную структуру (nanobeam), согласованную с линзованным одномодовым волокном. Это позволило собрать более 70% излучения и достичь наибольшей на сегодняшний день яркости однофотонного источника на основе Т-центров.
— Время когерентности кубита на азотной вакансии увеличено в 20 раз
В MIT предложен метод снижения шумов и увеличения времени когерентности кубитов на основе азотных вакансий (NV-центров) в алмазе. В основе метода — активное подавление шумов. Лазерный импульс управляет спинами электронов, окружающих азотную вакансию, которые связаны со спинами атомов, тем самым снижая шум и увеличивая время когерентности кубита.
— Анонимная конференцсвязь с использованием квантовой защиты
Немецкие учёные создали прототип полностью защищенной коференцсистемы на основе криптографического протокола, названного «Quantum Conference Key Agreement». В отличие от систем, позволяющих связывать только двух пользователей, этот протокол распределяет идентичные квантовые ключи шифрования большему количеству участников.
Подробнее читайте в дайджесте Национальной квантовой лаборатории по
ссылке.
