Yhteistyö muokkaa priorisointia DESYn kvanttiekosysteemissä – Physics World

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/collaboration-shapes-prioritization-within-desys-quantum-ecosystem-physics-world.jpg" data-caption="Kvantti monimuotoisuus CQTA scientists provide academic, industry and government partners with specialist technical support in quantum computing and quantum sensing. The team currently comprises three staff members, one project coordinator, three postdocs and nine graduate students. (Courtesy: DESY)” title=”Click to open image in popup” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/collaboration-shapes-prioritization-within-desys-quantum-ecosystem-physics-world.jpg”>

Saksalaisena fysiikkaan juurtuneena kansallisena laboratoriona ja yhtenä maailman johtavista kiihdytintutkimuskeskuksista DESYn tieteelliset pyrkimykset kuuluvat neljään pääteemaan: hiukkasfysiikka, fotonitiede, astrohiukkasfysiikka ja kiihdytinfysiikka. Nämä täydentävät tutkimuspolut, joita harjoitetaan kansallisten ja kansainvälisten kumppaneiden verkoston kanssa, tarkoittavat, että DESY houkuttelee vuosittain yli 3000 vierailevaa tutkijaa yli 40 maasta. Laboratorio on myös teollisuuden haluttu T&K-keskus, jonka huippuluokan kokeelliset tilat tarjoavat ainutlaatuisen lisäyksen Euroopan pienten ja keskisuurten yritysten sekä vakiintuneiden teknologiayritysten innovaatioputkeen.

CQTA-tiimi on täällä auttaakseen teollisuutta, akateemisia ja valtion kumppaneita muotoilemaan ongelmansa siten, että ne voivat toimia kvanttitietokoneella

Tämä ulospäin suuntautuva toimintamalli tukee syntymässä olevaa T&K-pyrkimystä, joka pyrkii rakentamaan DESYn kvanttitieteen ja -teknologian kykyjä. Tavoitteena on tukea laboratorion monipuolista korkean energian fysiikan ohjelmaa ja samalla mahdollistaa kaikenlaiset loppupään vaikutukset teollisissa ja kaupallisissa sovelluksissa. Nämä ponnistelut kanavoidaan DESYn Zeuthenin kampukselle Berliinin laitamille perustetun kvanttiteknologian ja sovellusten keskuksen (CQTA) kautta. Brandenburgin osavaltio on myöntänyt 15 miljoonan euron alkurahoituksen.

Tammikuussa 2022 lanseerattu CQTA pyrkii hyödyntämään DESYn perustieteen ohjelmia kvanttilaskentaan, kvanttimateriaaliin ja kvanttianturiin. "DESY on perustanut kvanttiteknologian työryhmän koordinoimaan kvanttitutkimus- ja kehitystyötään, ja CQTA tarjoaa keskipisteen kvanttilaskennan ja kvanttitunnistuksen operatiiviselle toteuttamiselle", sanoo Karl Jansen, CQTA:n johtaja ja DESYn fysiikan professori. "Toimintaportfoliomme CQTA:ssa laajenee koko ajan, ja toivomme tuloksena tunnistavamme käyttötapauksia, joissa voimme selkeästi tuottaa "kvanttietua" kvanttilaskentamenetelmien avulla.

Kvanttietu tieteessä

Mitä tulee toiminnallisiin prioriteetteihin, CQTA:n tehtävät kulkevat useilla päälinjoilla: kvanttialgoritmien ja -menetelmien kehittäminen; Kvanttilaskentalaitteiston saatavuuden helpottaminen DESYn tutkimus- ja teollisuuskumppaneille; kvanttilaitteiston esikuva-analyysi, testaus ja todentaminen; ja kvanttimetrologiaohjelman suorittaminen loukkuun jääneitä ionikelloja käyttäen etsimään "uutta fysiikkaa" vakiomallin lisäksi. Suunnitteilla on myös räätälöity koulutusohjelma aloittelijoille, jotka haluavat ymmärtää kvanttilaskennan perusteet, sekä tutkimuksen ja teollisuuden edistyneille ammattilaisille.

Fermilabin SQMS-keskus käsittelee "kvanttipalapelin" kaikkia näkökohtia

Edistyminen on rohkaisevaa, sillä lippulaiva CQTA-projektit ovat jo käynnissä DESYn ydinfysiikan ohjelmien tukemiseksi. Esimerkiksi Laser Und XFEL Experiment (LUXE) on tutkimusyhteistyö DESYn tutkijoiden ja heidän kollegojensa välillä Hampurissa sijaitsevassa European X-ray Free Electron Laserissa (Eu.XFEL) kvanttielektrodynamiikan (QED) prosessien tutkimiseksi. jota kutsutaan "voimakkaaksi kentän rajaksi" (lähinnä korkean intensiteetin optisen laserin ja Eu.XFEL:n 16.5 GeV elektronisäteen vuorovaikutusten tutkiminen).

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/02/2024-02-BSQA-DESY-Jansen_Karl.jpg" data-caption="Karl Jansen "Kvanttialgoritmit ja -menetelmät, joita olemme kehittäneet korkean energian fysiikan sovelluksiin, ovat siirrettävissä moniin teollisiin ongelmiin - ja päinvastoin." (Kova: DESY)” title=”Avaa kuva ponnahdusikkunassa napsauttamalla” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/02/2024-02-BSQA-DESY-Jansen_Karl.jpg”>

CQTA-tutkijat puolestaan ​​suorittavat LUXE:n periaatteiden todisteita ja käyttävät kvanttilaitteistoa tutkiakseen porttipohjaisten kvanttitietokoneiden käyttöä hahmontunnistukseen hiukkasradan rekonstruoinnissa. Toivotaan, että LUXE:ssä kehitetyt kvanttialgoritmit ja -menetelmät ovat siirrettävissä kokeisiin muissa korkean energian fysiikan laitoksissa, mikä auttaa tutkijoita käsittelemään valtavia tietomääriä tehokkaammin.

Toinen aktiivinen tutkimusalue on kohinan vaikutus kvanttialgoritmeihin. "Nykyajan kvanttitietokoneet ovat erittäin meluisia", Jansen sanoo, "mutta tästä kohinasta voi olla apua, jos algoritmi "jumittuu" parametriavaruuden nurkkaan. Melun lisääminen, toisin sanoen, voi ajaa algoritmin pois väärästä tuloksesta kohti haettua ratkaisua (vaikka liian paljon kohinaa tarkoittaa, ettei ratkaisua löydy ollenkaan). "Etsimme kussakin tapauksessa "sweet-kohtaa" ja optimaalista melua", Jansen lisää.

Kvanttietu teollisuudessa

Samaan aikaan kvanttilaskentaa mainostetaan jo "häiritsejänä" useissa teollisissa sovelluksissa, mukaan lukien lääkekehitys ja -kehitys, logistiikan optimointi ja taloudellinen mallinnus. Tältä osin tapaustutkimus on CQTA:n ja Forschungszentrum Jülichin, toisen saksalaisen kansallisen tutkimuslaitoksen, tutkijoiden välinen T&K-yhteistyö, jossa tarkastellaan lentokenttien "lentoportin määräysongelmaa" ja erityisesti sitä, kuinka maksimoida yhteydet ja aikataulut saapuvien ja saapuvien lentojen välillä. lähtevät lennot.

CQTA-Jülich-tiimi yrittää löytää piilokorrelaatioita kvanttilaskennan kanssa operatiivisen lentokentän datan avulla ja näin ratkaista nämä ongelmat nopeammin ja tehokkaammin. Suurempi kuva tässä on se, että porttitehtävän ongelman matemaattista kuvausta ja ratkaisua voidaan soveltaa myös muihin teollisuuden ja hallinnon kiinnostaviin kohteisiin, kuten liikenteen hallintaan, kaluston logistiikkapalveluihin ja yleisön hallintaan suurissa urheilutapahtumissa. "Mielenkiintoista on, että korkean energian fysiikan sovelluksiin kehittämämme kvanttialgoritmit ja -menetelmät ovat siirrettävissä moniin teollisiin ongelmiin - ja päinvastoin"

CERN QTI: suuren tieteen hyödyntäminen kvanttiinnovaatioiden nopeuttamiseksi

Hieman yllättävää kyllä, toinen CQTA-tutkimuksen aktiivinen alue liittyy kvanttilaskennan tieteellisiin, teknisiin ja taiteellisiin sovelluksiin musiikissa. Täällä on kasvanut kiinnostus muusikoiden ja tuottajien luovia ja kaupallisia mahdollisuuksia kohtaan, mistä on osoituksena toinen kansainvälinen kvanttilaskentaa ja musiikillista luovuutta käsittelevä symposium, joka pidettiin Berliinissä lokakuussa 2023 (joka järjestivät yhdessä CQTA ja Plymouthin yliopisto, Iso-Britannia). "Kun saamme tarpeeksi kokemusta CQTA:sta", Jansen sanoo, "visio on rakentaa kvanttisyntetisaattori, jotta muusikot, joilla ei ole aavistustakaan kvanttilaskennasta, voivat käyttää instrumenttia täysin uusien soundien luomiseen."

Investointi kumppanuuksiin

Huolimatta CQTA:n toiminnallisesta edistymisestä viimeisen kahden vuoden aikana, Jansen ja kollegat ovat myös työskennelleet parantaakseen CQTA:n tarjontaa strategisemmin.
taso. Itse asiassa CQTA hyväksyttiin viime vuonna IBM:n Quantum Innovation Centeriksi, joka avaa pääsyn Fortune 500 -yritysten, start-up-yritysten, yliopistojen ja kansallisten tutkimuslaboratorioiden maailmanlaajuiseen T&K-verkostoon, jotka kaikki tekevät yhteistyötä IBM:n kanssa kvanttilaskentateknologioiden ja -teknologian edistämiseksi. sovellukset. IBM:n sidos on kaksinkertainen, kun otetaan huomioon, että CQTA sijoittuu erikoistuneiden teknisten konsultointi- ja fasilitointipalvelujen tarjoajaksi kaikkeen kvanttialaan.

DESY on perustanut kvanttiteknologian työryhmän koordinoimaan kvanttitutkimus- ja kehitystyötään, ja CQTA tarjoaa keskipisteen kvanttilaskentaan ja kvanttianturiin.

"CQTA-tiimi on täällä auttaakseen teollisuutta, akateemisia ja valtion kumppaneita muotoilemaan ongelmansa matemaattisesti siten, että ne voivat toimia kvanttitietokoneella", toteaa Jansen. "Läheinen yhteistyömme IBM:n kanssa tarkoittaa, että pystymme lisäksi välittämään kolmansien osapuolten maksuperusteisen pääsyn IBM:n huippuluokan kvanttilaitteistoon ja -ohjelmistoon, mikä ratkaisee monimutkaisia ​​tieteellisiä ja teknisiä ongelmia kvanttilaskennan avulla."

Lisääntynyt näkyvyys ja tunnustus toimii myös muilta osin – ei vähäisimpänä CQTA:n rooli "kvanttikiihdytinnä" ja alueellisena keskuksena Brandenburgin osavaltiossa, jossa paikallishallinnon tarkoituksena on luoda kvanttiteknologialle maailmanlaajuisesti merkittävä perusta vuoden loppuun mennessä. vuosikymmen. "Juuri nyt", Jansen sanoo, "kyseessä on Brandenburgin alueen relevanttien sidosryhmien yhdistäminen ja yhteisten aloitteiden tutkiminen – esimerkiksi kvanttityövoiman rakentaminen sekä soveltavan tutkimuksen ja innovaatioiden verkostot."

QUANT-NETin testausalustainnovaatiot: kvanttiverkon uusiminen

CQTA:n tutkijat ja insinöörit jatkavat uusien kvanttilaskennan sovellusten tutkimista, mutta Jansen etsii jo kestävää pitkän aikavälin liiketoimintamallia aloitteelle, jota tällä hetkellä rahoittavat Brandenburgin osavaltion hallitus ja Saksan liittovaltion opetus- ja tutkimusministeriö (BMBF). ), Euroopan unionin Horizon-ohjelma ja teollisuuskumppaniverkosto. 

"CQTA:n liiketoimintasuunnitelman rakennuspalikoita on pitkälti keskeneräinen työ", Jansen päättää, "painottaen T&K-yhteistyötä, sovellettua tieteellistä konsultointia ja enemmän kuin todennäköistä käännettä kohti teknologian kääntämistä ja kaupallisen toiminnan siirtymistä. aloitushankkeita.”

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/collaboration-shapes-prioritization-within-desys-quantum-ecosystem/