By Sandra Helsel offentliggjort 21. september 2022
Quantum News Briefs 21. september åbner med nyheder fra Zapata Computing og University of Hull om deres samarbejde om kvanteklar rumudforskning efterfulgt af NYU's Center for Quantum Information Physics og IBM Quantum-partner til at uddanne NYU-kandidater og bachelorer i Quantum Information Physics. For det tredje er en diskussion af Bitcoin versus kvantecomputere: CISA advarer om, at moderne kryptering kan gå i stykker & MERE.
*****
Zapata Computing og University of Hull fortsætter samarbejdet om kvanteklar rumudforskning
Zapata Computing annoncerede, at det har gjort betydelige fremskridt i sin mission for at gøre University of Hull kvanteklar til fremtidig rumudforskning. Quantum News Briefs opsummerer meddelelsen nedenfor.
Et år inde i samarbejdet har begge teams set nok fremskridt til at udvide deres planer for at udvide søgen efter indikatorer for liv i det dybe rum.
Sammen udviklede Zapata og University of Hull nye teknikker til at ekstrapolere meningsfulde data fra støjende kvanteenheder og brugte dem til at beregne brints ro-vibrationsspektrum for at opnå resultater, der er sammenlignelige med de avancerede klassiske simuleringer, som samt de eksperimentelle resultater. Resultaterne opnået med disse nye kvanteteknikker kan allerede bruges til at detektere molekylært brint i rummet.
En stor del af fremskridtene skyldes University of Hulls succesfulde migrering af Big Compute-kapaciteter fra klassiske til kvantecomputere. Big Compute er Zapatas betegnelse for markedskategorien for heterogene og distribuerede computerressourcer, der er nødvendige for at løse virksomhedens og andre teknologisk avancerede organisationers mest beregningsmæssigt komplekse problemer. Det bygger på tidligere tekniske revolutioner som Big Data og AI og udnytter et bredt spektrum af klassiske (f.eks. GPU, TPU, CPU), højtydende (HPC) og kvanteberegningsressourcer (f.eks. kvante-inspirerede computere, NISQ-enheder, fejl -tolerante kvantecomputere).
"Omfanget af det, vi forsøger at opnå i dag, er skræmmende," sagde Dr. David Benoit, lektor i Molekylær Fysik og Astrokemi ved University of Hull. "Der er over 16,000 forskellige livsindikerende molekyler, som vi leder efter i rummet, men vi kan øge vores søgning betydeligt med kvantecomputere, efterhånden som de bliver mere kraftfulde i fremtiden. Og vi får brug for den magt. Vi leder ikke efter en nål i en høstak her. Det ville være nemt. Denne indsats er mere som at lede efter et støvkorn på et lager gennem et sugerør.”
*****
NYU's Center for Quantum Information Physics og IBM Quantum-partner til at uddanne NYU-kandidater og bachelorer i Quantum Information Physics
New York Universitys Center for Quantum Information Physics og IBM Quantum, en forskningsgren af teknologiselskabet, har etableret et partnerskab for at uddanne NYU-undergraduates og kandidater i kvanteinformationsfysik.
IBM Quantum vil ansætte bachelor- og kandidatstuderende forskere ved NYU Center for Quantum Information Physics som betalte praktikanter i virksomhedens sommer praktikprogram. Studerende, der deltager i programmet, vil bruge sommeren på at udføre fælles forskning i kvanteinformationsfysik på både IBM og NYU.
"Quantum computing har potentialet til at løse værdifulde problemer, som er vanskelige at løse for klassisk beregning," siger IBM Quantum-forsker og uddannelsesleder i Nordamerika, Olivia Lanes. “Og feltet er meget, meget tættere på at realisere det potentiale, end jeg tror, de fleste forstår. Når du har en teknologi, der modnes så hurtigt, som quantum er, så har du brug for den slags industri-akademiske partnerskaber for at opbygge en arbejdsstyrke, der er i stand til at udøve denne teknologi effektivt. NYU har længe været en enorm bidragyder til kvanteinformationsvidenskab. Nu, efter lanceringen af dets Center for Quantum Information Physics, er vi begejstrede for at gøre vores del for at tage deres studerende forskere til næste niveau."
*****
En ny ordning til at rette kvantefejl
Dr. Sangkha Borah, en postdoc-forsker i Quantum Machines Unit ledet af professor Jason Twamley ved Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) og deres samarbejdspartnere ved Trinity College i Dublin, Irland og University of Queensland i Brisbane, Australien, har foreslået en ny quantum error correction (QEC) teknik. Quantum News Briefs opsummerer nedenfor.
"Hvis vi kan finde ud af, hvordan vi nøjagtigt udfører QEC, har vi måske brugbare kvantecomputere meget snart."
At opnå QEC involverer at lave en samling af flere qubits ved hjælp af en kvantemekanisk egenskab kaldet entanglement. For at detektere fejl, der sker i qubits, skal et QEC-skema anvende en række målinger kendt som syndrommålinger. Disse målinger vurderer, om to nærmeste nabo-qubits er justeret i samme retning eller ej. Resultaterne af disse målinger kaldes syndromer, og ud fra dem kan fejlen i qubits detekteres og efterfølgende korrigeres.
Almindeligt anvendte QEC-skemaer er normalt langsomme, og de resulterer også i et hurtigt tab af information, der er lagret i qubits på grund af fejl, de ikke kan fange og rette i realtid. Dr. Borah og hans kolleger brugte en tilgang kaldet kontinuerlig måling. Sådanne målinger kan udføres meget hurtigere end konventionelle projektive målinger på en yderst ressourceeffektiv måde. De udviklede et QEC-skema kaldet målebaseret estimatorskema for kontinuert kvante fejl korrektion (MBE-CQEC), som hurtigt og effektivt kunne detektere og rette fejl fra partielle, støjende syndrommålinger. De sætter en kraftfuld klassisk computer op til at fungere som en ekstern controller (eller estimator), der estimerer fejl i kvantesystemet, filtrerer støjen perfekt fra og anvender feedback for at rette dem.
Hele indsatsen blev for nylig offentliggjort i Physical Review Research.
*****
Bitcoin versus kvantecomputere: CISA advarer om, at moderne kryptering kan gå i stykker
Kryptovalutaer, der udnytter moderne krypteringsteknikker, kunne blive brudt af kvantecomputere en dag sammen med anden digital kommunikation som e-mail, meddelelsestjenester og netbank. Det er ifølge en nylig CISA rapport udgivet i slutningen af august. Quantum News Briefs opsummerer en nylig diskussion af Jamie Redman, News Lead for Bitcoin.com om den amerikanske regerings seneste udgave af CISA-kvanteadvarslen og dens betydning for kryptosamfundet. Klik her for at læse Redmans omfattende artikel i Bitcoin.
Den amerikanske regerings enhed for Cybersecurity and Infrastructure Security Agency (CISA) understreger i sin rapport, at en overgang til post-kvantekryptering er nødvendig. "Vent ikke, indtil kvantecomputerne er i brug af vores modstandere med at handle," detaljerer CISA's rapport. "Tidlige forberedelser vil sikre en jævn migration til post-kvantekryptografistandarden, når den er tilgængelig."
mange mennesker tror, at regeringens advarsler og de seneste kvantebaserede teknologiske resultater fra Honeywell, Google, Microsoft og andre er de incitamenter, folk har brug for for at omfavne post-kvantekryptografi.
Kvantecomputere bruger indviklet fysik til at beregne kraftfulde ligninger relateret til nutidens moderne krypto- og matematiske systemer. Siden 1998 har super kvantecomputere forbedret sig med 14 calciumion-qubits viklet ind i 2011, 16 superledende qubits i 2018, og 18 sammenfiltrede qubits i 2018. CISA siger, at kvantecomputere vil skabe nye muligheder, men teknologien fører også til negative konsekvenser i form af krypteringssikkerhed.
"Nationsstater og private virksomheder forfølger aktivt kvantecomputeres muligheder," detaljerer CISA's rapport. “Kvanteberegning åbner for spændende nye muligheder; Men konsekvenserne af denne nye teknologi omfatter trusler mod de nuværende kryptografiske standarder."
Mange artikler, forskningsrapporter og mainstream overskrifter krav om kvanteberegning vil bryde enhver moderne kryptering og endog forudsige trafikpropper og ulykker i god tid før de sker. Bitcoin-tilhængere har dog ved forskellige lejligheder sagt, at SHA256-krypteringen, der blev brugt af Satoshis skabelse, er en formidabel fjende mod en post-kvanteverden.
*****
Sandra K. Helsel, ph.d. har forsket og rapporteret om grænseteknologier siden 1990. Hun har sin ph.d. fra University of Arizona.
