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周报[11.7-11.13]量子全球新闻要点总览

周报[11.7-11.13]量子全球新闻要点总览 量子创投界
2022-11-14
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导读:周报[11.7-11.13]量子全球新闻要点总览


政策与战略


01 英国量子通信中心卫星研发任务授予ISISPACE集团

量子通信中心已经选择荷兰公司ISISPACE集团(ISISPACE)作为卫星系统和服务的供应商,以支持中心的在轨演示(IOD)任务,演示从太空分发量子加密密钥,该计划包括开发新型量子信号发射机作为卫星的有效载荷,以及专用中枢光学地面站(OGS)的量子接收器。


预计于2024年初发射,Hub IOD将促进实验和测试,以演示克服地面光纤通信网络距离限制所需的科学和技术。

该项目是该中心在所有距离尺度上提供量子安全的战略目标的一部分,包括开发新型量子信号发射器作为卫星的有效载荷,以及为专用的中心光地面站(OGS)开发量子接收器。该发展计划由约克大学领导,是Hub学术伙伴的合作:布里斯托尔大学、赫瑞瓦特大学、斯特拉斯克莱德大学和Hub领导的约克大学,以及科学和技术设施委员会的RAL空间设施。

ISISPACE已被选定为IOD任务的卫星平台供应商。这颗鞋盒大小的卫星(12U CubeSat)将使用光和红外信号以及无线电频道,与位于苏格兰中心OGS站点的量子接收器进行通信。ISISPACE在实现和支持创新小卫星任务方面拥有丰富的经验,包括IOD中心所需的集成、发射和操作。

预计于2024年初发射,Hub IOD将促进实验和测试,以演示克服地面光纤通信网络距离限制所需的科学和技术。IOD是目前英国投入和投资开发的三个项目之一,将对大规模商业量子安全通信的战略目标做出重大贡献。这项工作是英国量子通信中心核心技术开发的一部分,由约克大学领导,由英国国家量子技术计划资助。

相关链接
https://thequantuminsider.com/2022/11/10/uks-quantum-communications-hub-satellite-rd-mission-awarded-to-isispace-group/

02 德国将创建首个量子计算商业云

近日,德国经济事务和气候行动部(BMWK)与软件公司QMWare和云专家IONOS,以及斯图加特大学和FOKUS研究所签订合同,为德国工业建设一个量子计算应用平台,这种云将是该国首个量子计算商业云。



该项目名为SeQenC,将运行三年,是该部“商业数字技术”支持计划的一部分。该部门将投资数千万欧元。

在该项目为期三年的时间里,将邀请来自工业和更广泛经济领域的选定合作公司,在电信、物流、金融、汽车和能源等领域测试应用程序。

该项目是BMWK发起的一系列量子计算项目中最新的一个。9月下旬,德国经济部宣布将向基于光子系统开发的量子处理器原型投入1400万欧元,BMWK承诺在整个量子计算领域投资7.4亿欧元。

相关链接
https://www.hpcwire.com/off-the-wire/germany-to-create-its-first-quantum-computing-business-cloud/

企业风云


01 博世与IBM合作开展战略量子计算材料科学项目

近日,IBM和博世宣布,他们将在量子计算战略项目上展开合作。作为合作的一部分,博世还将加入IBM量子网络,两家公司的专家将共同研究并进一步开发量子计算在材料科学领域的潜在应用。


IBM量子网络目前拥有200多个组织,包括《财富》500强公司、初创公司、研究中心和教育机构。它的成员和IBM量子团队一起探索量子将如何造福于各种行业和学科,包括金融、化学和人工智能。

博世是全球领先的技术和服务供应商,将通过IBM云获得IBM量子技术和Qiskit Runtime服务,博世将其在工业环境中使用传统计算机进行材料模拟领域的多年经验和大规模生产高科技的能力结合在一起,IBM将提供其量子计算技术和专业知识,用于开发量子算法和特定行业的实现。

通过其在电迁移领域的活动,博世带来了一个具体的应用,在这个应用中,量子计算机可能很快在发现和设计新材料方面比传统计算机提供显著的优势。新材料是实现更高能源效率和减少自然资源消耗的决定性因素,大多数与燃料电池、电动发动机或先进传感器相关的功能材料都包含强相关电子,传统的计算机不能足够精确地计算这些材料的性质,IBM和博世将共同为该领域的工业应用开发稳健而强大的量子算法。

这项联合工作已经开始,奠定了算法和工作流程的基础,使量子计算机上的工业相关材料的计算材料设计成为可能,早期结果是有希望的,这些包括向更真实的模型发展,超越固体物理学中常见的近似,如单波段哈伯德模型,并将其扩展到感兴趣的系统大小。

这项工作将探索如何在未来显著减少开发时间和成本,以及发现新的材料类别。例如,用于燃料电池的改进钙钛矿相稳定性、用于传感的增强缺陷工程、真实的催化和反应速率以及可预测的磁性最终都可能成为可能。

对于博世来说,用于电动汽车、可再生能源和传感器技术领域的应用材料在这里发挥着特别突出的作用。量子计算支持有针对性地使用资源,因此可以成为实现气候和可持续发展目标的重要基石。

相关链接

https://www.hpcwire.com/off-the-wire/bosch-partnering-with-ibm-on-strategic-quantum-computing-materials-science-engagement/


02 Agnostiq宣布对AWS的共同支持,以促进云计算中的高性能计算

近日总部位于多伦多的高性能计算(HPC)初创公司Agnostiq, Inc.宣布了其开源工作流编制平台Covalent的新版本,该平台现在支持亚马逊网络服务公司(AWS)的资源,如AWS Lambda、亚马逊弹性容器服务(Amazon ECS)、亚马逊弹性计算云(Amazon EC2)、AWS Batch等,Covalent是一个python工具,用于在异构计算环境中运行高性能计算工作流,为混合高性能计算提供简单统一的用户体验。


在此之前,Covalent为拥有本地HPC集群的用户提供了最大的利益。现在,Covalent的用户可以直接在AWS上建立一个基于云计算的高性能计算环境,只需要额外的几行代码。



Covalent旨在让机器学习工程师、数据科学家和其他计算研究人员更容易获得高性能计算资源。已经在云中的客户现在可以使用Covalent立即访问无限的计算,而无需成为高性能计算或并行编程技术的专家,那些更喜欢将工作负载留在办公场所的人现在可以在需要额外计算资源时使用Covalent“爆发”到云中。

Covalent对AWS上一些最广泛使用的平台即服务(PaaS)解决方案进行了补充,它提供了最小的基于python的接口,对终端用户几乎不需要任何云知识。通过添加对这些服务的支持,Covalent用户将获得跨云计算和本地计算资源的标准化体验。随着越来越多的组织探索云高性能计算的好处,像Covalent这样的工具将帮助他们在不破坏现有技术栈的情况下进行过渡。

相关链接
https://thequantuminsider.com/2022/11/12/agnostiq-announces-covalent-support-for-aws-to-facilitate-hpc-in-the-cloud/

产业动态


01 IOP与量子指数合作推出商业创新奖,以推动英国量子商业化


物理研究所(IOP)与量子指数合作推出了一个商业创新奖,以推动英国量子商业化。

qBIG大奖的获奖者将获得1万英镑的不受限制的现金奖励,以及创新的量子指数投资团队10个月的指导。


量子指数公司的首席投资官Stuart Nicol表示,量子指数公司很自豪地宣布与IOP这样著名的机构建立了合作关系,并与物理研究所密切合作,使他的公司能够继续专注于英国量子的商业化。

物理研究所科学与创新负责人Anne Crean补充说,该研究所很高兴量子指数不仅同意成为量子业务创新与增长小组的创始成员,而且还同意赞助我们的新创新奖。

相关链接
https://thequantuminsider.com/2022/11/10/iop-launches-business-innovation-award-in-partnership-with-quantum-exponential-to-drive-uk-quantum-commercialization/

02 电子在新材料的量子高速公路上快速移动


近日,芝加哥大学普利兹克分子工程学院(PME)的研究人员发现了一种新材MnBi6Te10,可用于创建电子移动的量子高速公路,这些电子通道在连接功能强大、节能的量子计算机内部组件方面具有潜在的用处。



当电子通过传统的金属导线时,它们会损失少量的能量(即热量)——它们的一些固有性质也会发生变化。因此,这些导线不能用来连接量子计算机的某些部分,这些部分编码电子的量子特性中的数据。

在发表在《纳米快报》(Nano Letters)杂志上的新研究中,研究人员详细描述了MnBi6Te10如何充当“磁性拓扑绝缘体”,在保持电子的能量和量子特性的同时,让电子在其周长周围穿梭。

我们发现了一种材料,它有可能开启量子高速公路,让电子在没有耗散的情况下流动,领导这项研究的杨朔龙助理教授说,这是拓扑量子计算机工程的一个重要里程碑。

量子计算机以量子比特存储数据,量子比特是一种基本的信息单位,具有包括叠加在内的量子特性。与此同时,研究人员致力于开发连接这些量子比特的设备——有时是单电子的形式——他们也需要新的材料来传输存储在这些量子位中的信息。

理论物理学家提出,通过迫使电子在材料边缘的一维传导通道中流动,电子可以在拓扑量子位之间传输。以前的尝试需要极低的温度,这对大多数应用来说是不可行的。

Asst. Prof. Shuolong Yang表示决定研究这种特殊材料的原因是,电子可以在更现实的温度下工作。

Yang的团队开始研究MnBi6Te10,用锰给由铋和碲形成的半导体引入磁化。当电子在大多数半导体内部随机流动时,MnBi6Te10中的磁场迫使所有电子在材料外部排成一条单列线。

PME的研究人员获得了由毛志强领导的宾夕法尼亚州立大学2D晶体联盟的合作者制造的MnBi6Te10,研究小组结合使用了两种方法——角度分辨光电发射光谱和透射电子显微镜(TEM)——来精确研究MnBi6Te10中的电子是如何表现的,以及电子的运动是如何随着磁态而变化的。TEM实验是与宾夕法尼亚州立大学Nasim Alem实验室合作进行的。


相关链接
https://www.hpcwire.com/off-the-wire/electrons-zip-along-quantum-highways-in-new-material/

科技动态


01 比以前的基准长100倍——量子突破

量子计算工程师为硅片性能制定了新标准,在量子计算领域,两毫秒,即千分之二秒,是一段非常长的时间,在这些时间尺度上,眨眼十分之一秒似乎是永恒的。


新南威尔士大学(University of New South Wales)的研究人员现在突破了新的领域,证明了“自旋量子比特”,自旋量比特是量子计算机的基本信息单位,可以将数据存储至多两毫秒。在被称为“相干时间”的量子处理器中,这一成就比之前的基准时间长100倍。“相干时间”是量子比特可以在日益复杂的计算中被操纵的时间。

博士生Amanda Seedhouse女士表示,更长的相干时间意味着你有更多的时间来存储你的量子信息——这正是你在做量子运算时所需要的,她在理论量子计算方面的工作做出了贡献,相干时间基本上是告诉你,在量子位中所有信息丢失之前,你可以用任何算法或顺序执行所有操作多长时间。

在量子计算中,你能保持运动的自旋越多,计算过程中保持信息的可能性就越大。当自旋量子比特停止自旋时,计算就会崩溃,每个量子位所代表的值就会丢失。2016年,新南威尔士大学的量子工程师在实验上证实了扩展相干的概念。

让事情变得更加困难的是,未来的量子计算机如果要解决一些人类最困难的问题,比如寻找有效疫苗、建模天气系统和预测气候变化的影响,就需要跟踪数百万个量子比特的价值。

去年年底,新南威尔士大学的同一个团队解决了一个困扰工程师几十年的技术问题,即如何在不产生更多热量和干扰的情况下操纵数百万量子比特,研究团队没有增加数千个小天线来通过电磁波控制数百万个电子,而是通过引入一种叫做介电谐振器的晶体,想出了一种只用一个天线就能控制芯片中所有量子比特的方法。

这解决了空间、热量和噪声的问题,这些问题将不可避免地增加,因为越来越多的量子比特被投入使用,以执行令人难以置信的计算,当量子位不仅像传统的二进制计算机那样表示1或0,而且使用量子叠加现象同时表示1或0时,这些计算就成为可能。

能够用一个天线控制数百万个量子位是一个巨大的进步,但是,虽然一次控制数百万个量子位是一项伟大的成就,但工作的量子计算机也需要对它们进行单独操作。如果所有的自旋量子位以几乎相同的频率旋转,它们将有相同的值,我们如何单独控制它们,使它们在计算中代表不同的值。

Ms. Hansen表示首先我们从理论上证明,我们可以通过连续旋转量子比特来提高相干时间,如果你想象一个马戏团演员在旋转盘子,当它们还在旋转时,表演可以继续。同样,如果我们持续驱动量子比特,量子比特就能保存更长时间的信息,我们证明,这种”修饰过的“量子比特的相干时间超过230微秒(2.3亿分之一秒)。


在该团队展示了所谓的“修饰”量子位可以延长相干时间之后,下一个挑战是使协议更稳健,并表明全局控制的电子也可以单独控制,以便它们可以保持复杂计算所需的不同值。

这是通过创建团队所称的“SMART”量子比特协议实现的——正弦调制、始终旋转和定制。

他们不是让量子位元旋转,而是让量子位元像节拍器一样来回摆动,然后,如果对任何一个量子比特单独施加电场使其脱离共振,它就可以进入与相邻量子位不同的节奏,但仍然以相同的节奏运动。

Seedhouse女士说,你可以把它想象成秋千上的两个孩子,他们几乎同步向前和向后移动,如果我们推其中一个,我们可以让它们在相反的两端到达弧线的尽头,所以一个是0,而另一个现在是1。

结果是,在全局控制(磁)的影响下,不仅可以对一个量子比特进行单独电子控制,而且相干时间也为相干时间大大延长,适合于量子计算。

该团队的高级研究员之一Henry Yang博士说,我们已经展示了一种简单而优雅的方式,可以同时控制所有量子位,同时也带来了更好的性能。

SMART协议将成为全面量子计算机的潜在路径。

相关链接
https://scitechdaily.com/100-times-longer-than-previous-benchmarks-a-quantum-breakthrough/

02 新的蓝色量子点技术可能会带来更节能的显示屏


基于量子点的显示器比前几代显示器提供了更好的功率经济性、亮度和颜色纯度。基于自组织化学结构的革命性方法提供了一种补救方法。这些创新的蓝色量子点的生产和分析需要最先进的成像方法。


尽管QD-LED显示器现在可用,但该技术仍处于早期阶段,可用的型号有几个缺点,尤其是蓝色子像素。最重要的蓝色子像素是三原色的那些,下转换是将蓝光转换为绿光和红光的过程,因此,蓝色量子点需要更精确的物理特性,这通常意味着生产蓝色量子点极其困难和昂贵,并且这些量子点的质量对任何显示器都至关重要。

但现在,在东京大学化学系中村荣一教授的指导下,一群科学家找到了解决方案。

东京大学化学系的中村荣一教授说, 以前的蓝色量子点设计策略是自上而下的,采用相对较大的化学物质,并通过一系列过程将其提炼成有效的物质。我们的策略是自下而上的,我们基于团队的自组织化学知识,精确控制分子,直到它们形成我们想要的结构,把它想象成一个用砖雕刻而不是用石头雕刻,更容易做到精确,设计出你想要的方式,更高效、更划算。

但中村团队创造的蓝色量子点非同寻常,不仅仅是因为它是如何制造的,当暴露在紫外线辐射下时,它会发出几乎完美的蓝光,这符合BT.2020评估颜色准确性的国际标准,这是因为它们的圆点有一种特殊的化学成分,它结合了有机和无机物质,如钙钛矿铅、苹果酸和油胺。而且它们只能通过自组织被强制形成必要的形状,一个由64个铅原子组成的立方体,四边形。


相关链接

https://www.techexplorist.com/new-blue-quantum-dot-technology-lead-energy-efficient-displays/54753/


03 无gps定位的量子传感器

在没有GPS或卫星信号的情况下,我们如何为客机导航或让军用车辆保持航线?量子惯性传感器为这一问题提供了解决方案,利用量子技术,他们可以在三维空间和任何方向上进行超灵敏的加速度测量。



然而,理想的用于导航的惯性传感器必须一方面以高速率连续发射信号,另一方面在较长时间内保持精确和灵敏。经典的惯性传感器确实满足第一个标准,但它们会随着时间的推移而出错。相反,量子传感器是极其精确和敏感的,但测量伴随着死区时间,通过结合这两种传感器技术,由一位CNRS研究人员领导的科学家团队开发了首个多维混合量子惯性传感器。

在发表在《科学进展》杂志上的一篇文章中,他们演示了他们的设备以经典传感器的速率发射稳定信号,但精度是传统传感器的50倍,使用量子测量实现的现场实时校准。这种仪器可用于连续测量和跟踪三维加速度,而不管传感器的位置如何。这些特性的全部潜力可以通过机载应用实现,就像飞机导航不需要全球卫星导航系统(gnss)的帮助一样。

相关链接
https://phys.org/news/2022-11-quantum-sensors-gps-free.html

end



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