افق‌های جدیدی برای محاسبات کوانتومی بریتانیا - دنیای فیزیک به چشم می‌خورد

از آنجایی که چهره‌های برجسته جامعه کوانتومی بریتانیا در ادینبورگ گرد هم آمدند تا اولین مرکز تحقیقاتی در این کشور را که به نرم‌افزار کوانتومی اختصاص دارد، در ادینبورگ گرد هم بیاورند، این حس قابل لمس وجود داشت که توسعه محاسبات کوانتومی در بریتانیا وارد مرحله جدید و گسترده‌ای شده است. فاز. رویداد ادینبورگ که در آوریل برگزار شد، تنها یک ماه پس از انتشار بریتانیا برگزار شد استراتژی کوانتومی ملیکه 2.5 میلیارد پوند بودجه جدید را برای توسعه فناوری های کوانتومی طی 10 سال از سال 2024 متعهد می کند.

این سرمایه گذاری اضافی بیش از دو برابر حمایت مستمر بریتانیا از تحقیقات و نوآوری کوانتومی را افزایش می دهد. برنامه ملی فناوری های کوانتومی (NQTP) در حال حاضر از سال 1 حدود 2014 میلیارد پوند بودجه دولتی ارائه می کند. هدف استراتژی جدید نیز سرمایه گذاری بر پیشرفت سریعی است که در 10 سال گذشته - هم از نظر دستاوردهای فنی و هم از نظر ظهور یک اکوسیستم کوانتومی پر جنب و جوش و مشارکتی - توسط تأکید بیشتر بر ترجمه علم پیشرفت‌کننده به رایانه‌های کوانتومی عملی که ارزش واقعی را برای جامعه و اقتصاد ارائه می‌کنند.

سر پیتر نایت از امپریال کالج لندن، معمار برجسته چارچوب استراتژیک جدید و همچنین NQTP، گفت: "ما باید به چند سوال مهم پاسخ دهیم." کامپیوتر کوانتومی برای چیست؟ چگونه عملکرد را محک و تایید کنیم؟ کجا باید تلاش خود را برای نتایج سریع و ارزشمند متمرکز کنیم؟»

آزمایشگاه نرم‌افزار کوانتومی (QSL) با تمرکز کلیدی بر روی بررسی راه‌های عملی برای بهره‌برداری از محاسبات کوانتومی برای حل مسائلی که خارج از دسترس ماشین‌های کلاسیک هستند، به برخی از این سوالات رسیدگی می‌کند. این آزمایشگاه که توسط دانشکده انفورماتیک دانشگاه ادینبورگ میزبانی می شود، با همکاری مرکز ملی محاسبات کوانتومی (NQCC)، و هدف آن تسریع توسعه و پذیرش محاسبات کوانتومی از طریق همکاری با شرکای صنعت برای تبدیل چالش‌برانگیزترین چالش‌های محاسباتی آنها به موارد استفاده است که می‌تواند از طریق محاسبات کوانتومی مورد توجه قرار گیرد.

الهام کاشفی، مدیر QSL گفت: "ما می خواهیم نقاط درد در صنایع مختلف را درک کنیم." کاشفی استاد محاسبات کوانتومی در دانشگاه ادینبورگ و مدیر تحقیقات CNRS در دانشگاه سوربن پاریس است و در نوامبر 2022 به عنوان دانشمند ارشد NQCC منصوب شد. محاسباتی که مشکلات واقعی را حل می کند.»

این جاه طلبی ها با برنامه تعامل کاربر NQCC همخوانی دارند، SparQ نامیده می شود، که هدف آن بررسی کاربردهای عملی محاسبات کوانتومی برای ایجاد آگاهی و مهارت در میان کاربران نهایی بالقوه این فناوری است. برنامه SparQ دسترسی به منابع محاسبات کوانتومی نوظهور را همراه با فرصت‌های آموزشی و شبکه‌سازی فراهم می‌کند و تیم QSL با متخصصان نوآوری و مهندسین برنامه‌های کاربردی NQCC برای شناسایی و توسعه موارد استفاده که در آن محاسبات کوانتومی می‌تواند مزایای قابل‌توجهی نسبت به راه‌حل‌های کلاسیک ارائه دهد، همکاری نزدیک خواهد داشت. مایکل کاتبرت، مدیر NQCC اظهار داشت: «این تلاش مشترک یک قابلیت تحقیقاتی هسته‌ای برای رسیدگی به برخی از چالش‌های کلیدی در توسعه نرم‌افزار کوانتومی ایجاد می‌کند و راه را برای کاربردهای عملی محاسبات کوانتومی که می‌تواند تأثیر واقعی بر صنعت داشته باشد هموار می‌کند». . "تخصص در QSL به پذیرش کاربر و ارائه مسیری برای نشان دادن مزیت کوانتومی کمک می کند."

هدف QSL با ایجاد یک نقطه کانونی برای توسعه نرم‌افزار کوانتومی در بریتانیا، جذب استعدادهای جدید پژوهشی، ارائه آموزش و آموزش برای نسل بعدی توسعه‌دهندگان کوانتومی و ارائه منبعی از تخصص علمی برای جامعه کوانتومی گسترده‌تر است. از برخی جهات، شکاف در چشم انداز کوانتومی انگلستان را پر می کند، با سال های اولیه NQTP که عمدتاً بر نمایش معماری های جدید کیوبیت و توسعه الگوریتم های کوانتومی برای انجام وظایف محاسباتی خاص تمرکز داشت. اکنون که تأکید به ساخت رایانه‌های کوانتومی عملی تغییر کرده است، نیاز بیشتری به نرم‌افزار برای کنترل پردازنده‌های کوانتومی هسته، مشخص‌سازی و کاهش خطاهای ناشی از نویز، و ارائه ارتباطات حیاتی بین سخت‌افزار کوانتومی و زیرساخت‌های محاسباتی کلاسیک وجود دارد.

ماتیاس کریستندل از دانشگاه کپنهاگ، یکی از محرک‌های اصلی در جدید، اظهار داشت: «نرم‌افزار کوانتومی چسبی است که تمام عناصر مختلف یک کامپیوتر کوانتومی را گرد هم می‌آورد. موسسه نرم افزار کوانتومی اروپا، در مراسم رونمایی صحبت کرد. این امر به نبوغ دانشمندان نرم افزار کوانتومی نیاز دارد تا از قدرت قابل توجه سخت افزار کوانتومی استفاده کنند، در حالی که توسعه مشترک سخت افزار و نرم افزار نیز با ادامه تکامل معماری های مختلف کیوبیت بسیار مهم خواهد بود.

در حالی که QSL با همکاری NQCC برای بررسی موارد استفاده خاص در بخش‌های مختلف صنعت کار خواهد کرد، همچنین رویکردهای نظری و ریاضی تعمیم‌یافته‌ای را توسعه خواهد داد که می‌تواند در پلتفرم‌ها و برنامه‌های سخت‌افزاری مختلف اعمال شود. تحقیقات در آزمایشگاه دانش بنیادی را برای مراحل پیگیری برنامه NQCC در نرم‌افزارها و برنامه‌های کوانتومی فراهم می‌کند و همچنین راه را برای اولین پلتفرم ابری توزیع‌شده امن و قابل تأیید بریتانیا برای محاسبات کوانتومی هموار می‌کند. کاشفی گفت: «ما باید ذهنی باز داشته باشیم و اجازه تحقیقات آسمان آبی را بدهیم. "پیشرفت در علم ممکن است برنامه های کاربردی جدید را فعال کند، در حالی که برنامه های کاربردی جدید ممکن است الهام بخش جهت های تحقیقاتی جدید باشد."

یکی از اهداف کلیدی برای برنامه تحقیقاتی آزمایشگاه، توسعه ابزارهای مورد نیاز برای اثبات اینکه آیا یک راه حل فعال کوانتومی به مزیت عملکرد واقعی نسبت به یک ابر رایانه سنتی دست می یابد یا خیر، است. کاشفی گفت: «ما به روش‌های رسمی نیاز داریم تا آزمایش کنیم که آیا یک رویکرد به مشکل رسیدگی می‌کند و مزیت کوانتومی ارائه می‌کند یا خیر. ما می‌خواهیم جهان کاربردهای ممکن را بررسی کنیم و بفهمیم که در کجا می‌توان به مزیت کوانتومی دست یافت و کجا نمی‌توان به آن دست یافت.»

کاشفی معتقد است که نتایج حاصل از علم اکتشاف QSL به هدایت توسعه راه‌حل‌های نرم‌افزاری جدید کمک می‌کند که می‌توانند برای حل مشکلات دنیای واقعی مورد استفاده قرار گیرند. او گفت: «ما می‌خواهیم موتوری باشیم که همه چیز را گرد هم می‌آورد. در چارچوب کلی آزمایشگاه، تمرکز واضحی بر ترجمه موارد کاربرد خاص به راه‌حل‌های عملی وجود دارد، با محققان ارشد تیم مسئول ایجاد موارد استفاده اولیه، ترجمه الزامات به یک مسئله تحقیقاتی، توسعه و بهینه‌سازی الگوریتم‌های کوانتومی مناسب، و سپس محک زدن. راه حلی برای اطمینان از اینکه الزامات برنامه را برآورده می کند. کاشفی افزود: هدف ما ایجاد فرهنگ استارت آپی در یک محیط دانشگاهی است.

QSL که در دانشکده انفورماتیک دانشگاه ادینبورگ قرار دارد - تا حدودی بزرگترین در نوع خود در انگلستان است - به تخصص ارزشمند در تمام زمینه های علوم کامپیوتر دسترسی خواهد داشت. حدود 30 محقق در حال حاضر با این آزمایشگاه درگیر هستند، در حالی که این تیم همچنین ارتباط مستقیمی با EPCC، مرکز برتر دانشگاه در ابررایانه‌ها و علم داده دارد. کاشفی می‌گوید: «برای بهره‌گیری از رایانه‌های کوانتومی فعلی، آنها باید در یک محیط محاسباتی کلاسیک کار کنند.» ما برای کمک به بهینه سازی معماری سیستم و سیستم های کنترلی و ایجاد پلتفرم های توزیع شده که سخت افزار کوانتومی را با منابع محاسباتی کلاسیک ترکیب می کنند، به تخصص در محاسبات با کارایی بالا نیاز داریم.

تیم QSL همچنین در موقعیت عالی برای تعامل با دانشمندان و مهندسانی در دانشگاه است که روی مسائل تحقیقاتی کار می‌کنند که می‌توان با محاسبات کوانتومی به آنها پرداخت، مانند شبیه‌سازی‌های مولکولی در شیمی یا مشکلات جسمی متعدد در فیزیک. به طور کلی، هدف ایجاد یک محیط باز است که همکاری با گروه های دانشگاهی و شرکای صنعتی را تقویت می کند. کریگ اسکلدون، مدیر توسعه کسب و کار QSL گفت: «ما می‌خواهیم تحقیقات ما بیشترین تأثیر ممکن را داشته باشد. هدف ما برقراری ارتباط با کاربران نهایی در صنایع مختلف برای توسعه راه حل های عملی و همکاری با ارائه دهندگان سخت افزار و نرم افزار است که در حال توسعه محصولات نوآورانه هستند.

مشارکت استراتژیک آزمایشگاه با NQCC همچنین به ایجاد جامعه‌ای از متخصصان نرم‌افزار کوانتومی کمک می‌کند که می‌توانند با سایر ذینفعان، از جمله توسعه‌دهندگان سخت‌افزار و کاربران نهایی در سراسر دولت، دانشگاه‌ها و صنعت، برای توسعه و پذیرش رایانه‌های کوانتومی عملی همکاری کنند. کاشفی در پایان مراسم پرتاب گفت: توسعه یک کامپیوتر کوانتومی مفید به یک اکوسیستم کامل نیاز دارد. NQCC شریک رویایی QSL است و ما برای این چالش آماده ایم.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• ضرب کردن آینده با آدرین اشلی. دسترسی به اینجا.
• خرید و فروش سهام در شرکت های PRE-IPO با PREIPO®. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/new-horizons-beckon-for-uk-quantum-computing/