By Σάντρα Χέλσελ δημοσιεύτηκε 21 Σεπτεμβρίου 2022
Quantum News Briefs 21 Σεπτεμβρίου ανοίγει με νέα από τη Zapata Computing και το Πανεπιστήμιο του Hull σχετικά με τη συνεργασία τους στην εξερεύνηση του διαστήματος που είναι έτοιμη για κβαντικά, ακολουθούμενη από το Κέντρο Κβαντικής Πληροφορικής του NYU και τον συνεργάτη IBM Quantum για να εκπαιδεύσει πτυχιούχους και προπτυχιακούς του NYU στην Κβαντική Φυσική Πληροφοριών. Το τρίτο είναι μια συζήτηση για το Bitcoin έναντι των κβαντικών υπολογιστών: η CISA προειδοποιεί ότι η σύγχρονη κρυπτογράφηση μπορεί να σπάσει και ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΑ.
*****
Η Zapata Computing και το Πανεπιστήμιο του Hull συνεχίζουν τη συνεργασία για την εξερεύνηση του διαστήματος που είναι έτοιμη για κβαντικά
Η Zapata Computing ανακοίνωσε ότι έχει σημειώσει σημαντική πρόοδο στην αποστολή της να προετοιμάσει το Πανεπιστήμιο του Hull κβαντικά για μελλοντική εξερεύνηση του διαστήματος. Το Quantum News Briefs συνοψίζει την παρακάτω ανακοίνωση.
Ένα χρόνο μετά τη συνεργασία και οι δύο ομάδες έχουν δει αρκετή πρόοδο ώστε να επεκτείνουν τα σχέδιά τους για επέκταση της αναζήτησης δεικτών ζωής στο βαθύ διάστημα.
Μαζί, ο Zapata και το Πανεπιστήμιο του Hull ανέπτυξαν νέες τεχνικές για την παρέκταση σημαντικών δεδομένων από θορυβώδεις κβαντικές συσκευές και τις χρησιμοποίησαν για να υπολογίσουν το φάσμα ro-δόνησης του υδρογόνου για να λάβουν αποτελέσματα που είναι συγκρίσιμα με τις κλασικές προσομοιώσεις τελευταίας τεχνολογίας, όπως καθώς και τα πειραματικά αποτελέσματα. Τα αποτελέσματα που λαμβάνονται με αυτές τις νέες κβαντικές τεχνικές μπορούν ήδη να χρησιμοποιηθούν για την ανίχνευση μοριακού υδρογόνου στο διάστημα.
Ένα μεγάλο μέρος της προόδου οφείλεται στην επιτυχημένη μετάβαση των δυνατοτήτων Big Compute από το Πανεπιστήμιο του Hull από τους κλασικούς στους κβαντικούς υπολογιστές. Big Compute είναι ο όρος του Zapata για την κατηγορία αγοράς για ετερογενείς και κατανεμημένους υπολογιστικούς πόρους που απαιτούνται για την αντιμετώπιση των πιο πολύπλοκων υπολογιστικά προβλημάτων των επιχειρήσεων και άλλων τεχνολογικά προηγμένων οργανισμών. Βασίζεται σε προηγούμενες τεχνικές επαναστάσεις όπως Big Data και AI και αξιοποιεί ένα ευρύ φάσμα κλασσικών πόρων (π.χ. GPU, TPU, CPU), υψηλής απόδοσης (HPC) και κβαντικών υπολογιστικών πόρων (π.χ. υπολογιστές εμπνευσμένοι από κβάντα, συσκευές NISQ, σφάλματα -ανεκτικοί κβαντικοί υπολογιστές).
«Η κλίμακα αυτού που προσπαθούμε να επιτύχουμε σήμερα είναι τρομακτική», δήλωσε ο Δρ. David Benoit, ανώτερος λέκτορας Μοριακής Φυσικής και Αστροχημείας στο Πανεπιστήμιο του Hull. «Υπάρχουν πάνω από 16,000 διαφορετικά μόρια που υποδεικνύουν τη ζωή και τα οποία αναζητούμε στο διάστημα, αλλά θα μπορούσαμε να αυξήσουμε σημαντικά την αναζήτησή μας με τους κβαντικούς υπολογιστές καθώς γίνονται πιο ισχυροί στο μέλλον. Και θα χρειαστούμε αυτή τη δύναμη. Δεν ψάχνουμε για βελόνα σε θημωνιά εδώ. Αυτό θα ήταν εύκολο. Αυτή η προσπάθεια μοιάζει περισσότερο σαν να ψάχνεις για ένα κομμάτι σκόνης σε μια αποθήκη μέσα από ένα καλαμάκι».
*****
Το Κέντρο Κβαντικής Πληροφορικής του NYU και συνεργάτης του IBM Quantum για την εκπαίδευση αποφοίτων και προπτυχιακών του NYU στην Κβαντική Φυσική Πληροφοριών
Το Κέντρο Κβαντικής Πληροφοριακής Φυσικής του Πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης και η IBM Quantum, ένας ερευνητικός βραχίονας της εταιρείας τεχνολογίας, έχουν δημιουργήσει μια συνεργασία για την εκπαίδευση προπτυχιακών και αποφοίτων του NYU στην κβαντική φυσική των πληροφοριών.
Η IBM Quantum θα προσλάβει προπτυχιακούς και μεταπτυχιακούς φοιτητές ερευνητές στο Κέντρο Κβαντικής Πληροφορικής του NYU ως αμειβόμενους ασκούμενους στην εταιρεία καλοκαιρινό πρόγραμμα πρακτικής άσκησης. Οι μαθητές που συμμετέχουν στο πρόγραμμα θα περάσουν το καλοκαίρι διεξάγοντας κοινή έρευνα στην κβαντική φυσική των πληροφοριών τόσο στην IBM όσο και στο NYU.
«Ο κβαντικός υπολογιστής έχει τη δυνατότητα να λύσει πολύτιμα προβλήματα που είναι δυσεπίλυτα στον κλασικό υπολογισμό», λέει η Olivia Lanes, ερευνήτρια Quantum της IBM και επικεφαλής της εκπαίδευσης στη Βόρεια Αμερική. «Και το πεδίο είναι πολύ, πολύ πιο κοντά στην πραγματοποίηση αυτής της δυνατότητας από ό,τι νομίζω ότι καταλαβαίνουν οι περισσότεροι άνθρωποι. Όταν έχετε μια τεχνολογία που ωριμάζει τόσο γρήγορα όσο η κβαντική, τότε χρειάζεστε τέτοιου είδους συνεργασίες βιομηχανίας-ακαδημαϊκών για να δημιουργήσετε ένα εργατικό δυναμικό που να είναι ικανό να χρησιμοποιήσει αυτή την τεχνολογία αποτελεσματικά. Το NYU έχει εδώ και καιρό έναν τεράστιο συνεισφέροντα στην κβαντική επιστήμη της πληροφορίας. Τώρα, μετά την έναρξη λειτουργίας του Κέντρου για την Κβαντική Φυσική Πληροφοριών, είμαστε ενθουσιασμένοι που κάνουμε το μέρος μας για να πάμε τους φοιτητές ερευνητές τους στο επόμενο επίπεδο.»
*****
Ένα νέο σχήμα για τη διόρθωση κβαντικών σφαλμάτων
Ο Δρ Sangkha Borah, μεταδιδακτορικός ερευνητής στη μονάδα Quantum Machines με επικεφαλής τον καθηγητή Jason Twamley στο Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Οκινάουα (OIST) και τους συνεργάτες τους στο Trinity College στο Δουβλίνο της Ιρλανδίας και στο Πανεπιστήμιο του Κουίνσλαντ στο Μπρίσμπεϊν της Αυστραλίας, έχουν προτείνει μια νέα τεχνική διόρθωσης κβαντικών σφαλμάτων (QEC). Το Quantum News Briefs συνοψίζει παρακάτω.
"Εάν μπορούμε να καταλάβουμε πώς να εκτελέσουμε με ακρίβεια QEC, μπορεί να έχουμε χρησιμοποιήσιμους κβαντικούς υπολογιστές πολύ σύντομα."
Η επίτευξη QEC περιλαμβάνει τη δημιουργία μιας συλλογής πολλαπλών qubits χρησιμοποιώντας μια κβαντομηχανική ιδιότητα που ονομάζεται εμπλοκή. Για τον εντοπισμό σφαλμάτων που συμβαίνουν στα qubits, ένα σχήμα QEC πρέπει να εφαρμόσει μια σειρά μετρήσεων γνωστών ως μετρήσεις συνδρόμου. Αυτές οι μετρήσεις αξιολογούν εάν δύο γειτονικά qubits είναι ευθυγραμμισμένα προς την ίδια κατεύθυνση ή όχι. Τα αποτελέσματα αυτών των μετρήσεων ονομάζονται σύνδρομα και βάσει αυτών, το σφάλμα στα qubits μπορεί να ανιχνευθεί και στη συνέχεια να διορθωθεί.
Τα κοινά χρησιμοποιούμενα σχήματα QEC είναι συνήθως αργά και έχουν επίσης ως αποτέλεσμα την ταχεία απώλεια πληροφοριών που είναι αποθηκευμένες στα qubits λόγω σφαλμάτων που δεν καταφέρνουν να πιάσουν και να διορθώσουν σε πραγματικό χρόνο. Ο Δρ Borah και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν μια προσέγγιση που ονομάζεται συνεχής μέτρηση. Τέτοιες μετρήσεις μπορούν να πραγματοποιηθούν πολύ πιο γρήγορα από τις συμβατικές προβολικές μετρήσεις με τρόπο εξαιρετικά αποδοτικό από πλευράς πόρων. Ανέπτυξαν ένα σχήμα QEC που ονομάζεται σχήμα εκτιμητή με βάση τις μετρήσεις για συνεχές κβαντικό σφάλμα διόρθωση (MBE-CQEC), η οποία θα μπορούσε γρήγορα και αποτελεσματικά να ανιχνεύσει και να διορθώσει σφάλματα από μερικές, θορυβώδεις μετρήσεις συνδρόμου. Δημιούργησαν έναν ισχυρό κλασικό υπολογιστή για να λειτουργεί ως εξωτερικός ελεγκτής (ή εκτιμητής) που εκτιμά τα σφάλματα στο κβαντικό σύστημα, φιλτράρει τέλεια τον θόρυβο και εφαρμόζει ανατροφοδότηση για τη διόρθωσή τους.
Η πλήρης προσπάθεια δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο Έρευνα Φυσικής Ανασκόπησης.
*****
Bitcoin έναντι κβαντικών υπολογιστών: Η CISA προειδοποιεί ότι η σύγχρονη κρυπτογράφηση μπορεί να σπάσει
Τα κρυπτονομίσματα που αξιοποιούν τις σύγχρονες τεχνικές κρυπτογράφησης θα μπορούσαν να σπάσουν από κβαντικούς υπολογιστές κάποια μέρα, παράλληλα με άλλες ψηφιακές επικοινωνίες όπως το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο, τις υπηρεσίες ανταλλαγής μηνυμάτων και την ηλεκτρονική τραπεζική. Αυτό σύμφωνα με πρόσφατο Έκθεση της CISA που δημοσιεύτηκε στα τέλη Αυγούστου. Το Quantum News Briefs συνοψίζει μια πρόσφατη συζήτηση του Jamie Redman, του επικεφαλής ειδήσεων για το Bitcoin.com σχετικά με το πρόσφατο τεύχος της κβαντικής προειδοποίησης CISA από την κυβέρνηση των ΗΠΑ και τη σημασία του για την κοινότητα κρυπτογράφησης. Κάντε κλικ εδώ για να διαβάσετε το εκτενές άρθρο του Redman στο Bitcoin.
Η κυβερνητική οντότητα της Υπηρεσίας Κυβερνοασφάλειας και Ασφάλειας Υποδομών (CISA) των ΗΠΑ τονίζει στην έκθεσή της ότι είναι απαραίτητη η μετάβαση στη μετακβαντική κρυπτογραφία. «Μην περιμένετε έως ότου χρησιμοποιούνται οι κβαντικοί υπολογιστές από τους αντιπάλους μας για να δράσετε», αναφέρει λεπτομερώς η έκθεση της CISA. «Οι πρώιμες προετοιμασίες θα εξασφαλίσουν μια ομαλή μετάβαση στο μετα-κβαντικό πρότυπο κρυπτογραφίας μόλις είναι διαθέσιμο».
Πολλοί άνθρωποι πιστεύουν ότι οι προειδοποιήσεις της κυβέρνησης και τα πρόσφατα τεχνολογικά επιτεύγματα της Honeywell, της Google, της Microsoft και άλλων που βασίζονται σε κβαντικά στοιχεία, είναι τα κίνητρα που χρειάζονται οι άνθρωποι για να αγκαλιάσουν τη μετακβαντική κρυπτογραφία.
Οι κβαντικοί υπολογιστές χρησιμοποιούν περίπλοκη φυσική για να υπολογίσουν ισχυρές εξισώσεις που σχετίζονται με τα σημερινά σύγχρονα κρυπτογραφικά και μαθηματικά συστήματα. Από το 1998, οι υπερκβαντικοί υπολογιστές έχουν βελτιωθεί με 14 qubit ιόντων ασβεστίου μπλεγμένα στο 2011, 16 υπεραγώγιμα qubits στο 2018, και 18 μπερδεμένα qubits το 2018. Η CISA λέει ότι οι κβαντικοί υπολογιστές θα δημιουργήσουν νέες ευκαιρίες, αλλά η τεχνολογία οδηγεί επίσης σε αρνητικές συνέπειες όσον αφορά την ασφάλεια κρυπτογράφησης.
«Τα έθνη-κράτη και οι ιδιωτικές εταιρείες επιδιώκουν ενεργά τις δυνατότητες των κβαντικών υπολογιστών», αναφέρει λεπτομερώς η έκθεση της CISA. «Ο κβαντικός υπολογισμός ανοίγει νέες συναρπαστικές δυνατότητες. Ωστόσο, οι συνέπειες αυτής της νέας τεχνολογίας περιλαμβάνουν απειλές για τα τρέχοντα κρυπτογραφικά πρότυπα».
Πολλά άρθρα, ερευνητικές εκθέσεις και κύριοι τίτλοι θα διεκδικήσει κβαντική υπολογιστική σπάσει κάθε σύγχρονη κρυπτογράφηση και ακόμη πρόβλεψη κυκλοφοριακής συμφόρησης και ατυχημάτων πολύ πριν συμβούν. Ωστόσο, οι υποστηρικτές του Bitcoin έχουν πει σε διάφορες περιπτώσεις ότι η κρυπτογράφηση SHA256 που χρησιμοποιήθηκε από τη δημιουργία του Satoshi είναι ένας τρομερός εχθρός ενάντια σε έναν μετα-κβαντικό κόσμο.
*****
Sandra K. Helsel, Ph.D. ασχολείται με την έρευνα και την αναφορά σε τεχνολογίες αιχμής από το 1990. Έχει το διδακτορικό της. από το Πανεπιστήμιο της Αριζόνα.
