By סנדרה הלסל פורסם ב-14 בספטמבר 2022
תקציר חדשות קוונטים 14 בספטמבר מתחיל במאמר מערכת של גיל ודבר הדנים כיצד חוק ה-CHIPS מגביר את תעשיית הקוונטים בארה"ב ולאחר מכן מבט על "העתיד המפחיד של האינטרנט" מול טכנולוגיות מתפתחות כמו טכנולוגיה קוונטית, בינה מלאכותית, ערים חכמות, ML, ולאחר מכן. לאסיה, שם חוקרי UTsukuba יצרו מיני מגנטים הגורמים לאפקט הול קוונטי חריג שעשוי לאפשר אלקטרוניקה בעלת הספק נמוך. ועוד.
כיצד חוק ה-CHIPS מגביר את תעשיית הקוונטים בארה"ב
דריו גיל ופול דאבר, תורמי דעה ל-The Hill, הסבירו במאמרם ב-13 בספטמבר שחוק ה-CHIPS והמדע אישר השקעות משמעותיות כדי להאיץ טכנולוגיות מתפתחות כמו מחשוב קוונטי שיכול לעזור לפתור כמה מהבעיות המורכבות ביותר בעולם והוא קריטי עבורנו ביטחון לאומי. תקציר חדשות הקוונטים מסכם להלן. לחץ כאן למאמר מקורי ב-The Hill.
גיל ודבר מזכירים לקוראים כי "כשאנחנו מתקרבים ליום השנה הרביעי ל- יוזמה קוונטית לאומית (NQI), אנו עדים לאופן שבו תוכניות במימון ממשלתי יכולות להאיץ משמעותית את הסיכויים לטכנולוגיה קוונטית - 'תעשיית העתיד'. הם גם מזהירים "יש עוד עבודה לעשות" - עלינו להמשיך לבנות על ההתקדמות שעשינו באמצעות NQI, לנצל את ההשקעות הנועזות והחדשות ב-CHIPS ובחוק המדע ולהרחיב באופן משמעותי את התמיכה והפיתוח של טכנולוגיות קוונטיות. ה-NQI אישר מספר הגדלות גדולות - כולל 1.25 מיליארד דולר נוספים של תמיכה פדרלית למאמצים קוונטיים למחלקת האנרגיה (DOE), הקרן הלאומית למדע (NSF) והמכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST).
ב-DOE, היא אישרה מספר מרכזי מחקר קוונטי לאומיים חדשים בהשתתפות משותפת של חברות קוונטיות פרטיות. עבור NSF, היא אישרה מספר תוכניות מחקר והוראה אוניברסיטאות חדשות בנושא טכנולוגיות קוונטיות. NIST הצליחה לבנות קונסורציום תעשייתי רחב, ה קונסורציום לפיתוח כלכלי קוונטי או QED-C.
חוק ה-CHIPS והמדע שהתקבל לאחרונה מאשר מאמצים חדשים לקדם טכנולוגיות קוונטיות ומציג הזדמנות חדשה להכפיל את ההתקדמות שלנו. עבור DOE, זה יוצר שני מאמצים חדשים: ה תוכנית QUEST יהיה ל-DOE לרכוש יכולת מחשוב קוונטי מעל הענן לשימוש חוקרי מדע. רכישה זו של 166 מיליון דולר על פני חמש שנים, בהיקף של 33.2 מיליון דולר בשנה, מהווה בסיס טוב לספק יכולת מחשוב קוונטי לחוקרים ולעזור לטפח את קהילת המשתמשים ליישומי מחשוב קוונטי. המאמץ השני של DOE מאשר 500 מיליון דולר במשך חמש שנים לבנות תשתית רשת קוונטית בקנה מידה גדול ברחבי הארץ. חוק ה-CHIPS והמדע גם מגביר את התמיכה בטכנולוגיות קוונטיות ב-NSF.
הכותבים מסכמים: "ה-NQI וההשקעות במסגרת חוק ה-CHIPS והמדע ותוכנית QUEST נותנים לנו התחלה חשובה. גידול תעשיית הקוונטים למילוי קיבולת מחייב להמשיך ולהגדיל את רמת ההשקעה הממוקדת ביוזמות בעלות השפעה גבוהה עם יעדים לאומיים שאפתניים כמפורט לעיל".
מחברי המאמר המסוכם לעיל הם: דריו גיל, Ph.D., סגן נשיא בכיר ומנהל המחקר ב-IBM, וחבר במועצה הלאומית למדע. פול דאבר הנכבד, לשעבר תת-מזכיר המדע במשרד האנרגיה האמריקאי, עמית אורח מכובד באוניברסיטת קולומביה, ומנכ"ל Bohr Quantum Technology.
*****
העתיד המפחיד של האינטרנט מול טכנולוגיות מתפתחות כמו טכנולוגיה קוונטית, AI, ערים חכמות, ML
הכותב הבכיר של ZDNet, Denny Palmer, כתב מבט כולל על האיומים הנשקפים לאינטרנט מטכנולוגיות חדשות כמו AI, צמיחת ערים חכמות וגם מחשוב קוונטי. Quantum News Briefs מסכם את הדיון במחשוב הקוונטי של פאלמר; ייתכן שקוראים ירצו ללחוץ למקור של פאלמר דיון ב-ZDNet כאן.
אחת מפריצות הדרך הטכנולוגיות המשמעותיות ביותר היא מחשוב קוונטי. בעוד שמחשוב קוונטי יביא תועלת למחקר המדעי ולחברה, הוא גם ייצור אתגרים חדשים. במיוחד, הכוח של מחשוב קוונטי יכול לעשות עבודה מהירה של פיצוח אלגוריתמי ההצפנה שבהם השתמשנו במשך עשרות שנים כדי לאבטח מגוון תחומים, כולל בנקאות מקוונת, תקשורת מאובטחת וחתימות דיגיטליות.
הסוכנות האמריקאית לאבטחת סייבר ותשתיות (CISA) כבר הזהירה כי יש לנקוט פעולה כעת כדי לסייע בהגנה על רשתות מפני התקפות סייבר המונעות על ידי מחשוב קוונטי, במיוחד אלה התומכים בתשתית לאומית קריטית.
התקפות סייבר משבשות המופעלות על ידי מחשוב קוונטי הן איום אבטחת סייבר מרכזי של העתיד, מחשבים קוונטיים יכולים בעצמם להיות יעד משתלם של האקרים. זה כולל את הדוגמה הספציפית של תוכנות זדוניות של כריית קריפטו. זוהי צורה של תוכנה זדונית שתוקפים מתקינים במחשבים ובשרתים כדי להשתמש בסתר בכוח של רשת של מישהו אחר כדי לכרות מטבעות קריפטוגרפיים ולכיס את הרווחים.
תקצירי חדשות קוונטים מפנה את הקוראים שלנו המעוניינים ללמוד עוד על אבטחת סייבר קוונטית למשאבי IQT אלה:
כנס ותערוכת IQT Quantum Cybersecurity בניו יורק, 25-27 באוקטובר
מחקר IQT: האיום הקוונטי על BlockChain: הזדמנויות עסקיות מתעוררות
*****
חוקרים ממציאים אלגוריתם חדש לפתרון בעיית כימיה קוונטית
צוות חוקרים מהמעבדה הלאומית ברוקהייבן (DOE) של משרד האנרגיה האמריקאי ומאוניברסיטת סטוני ברוק הגה אלגוריתם קוונטי חדש לחישוב האנרגיות הנמוכות ביותר של מולקולות בתצורות ספציפיות במהלך תגובות כימיות, כולל כאשר הקשרים הכימיים שלהן נשברים. כפי שתואר ב מחקר סקירת פיזיקה, לעומת אלגוריתמים דומים קיימים, כולל אלו של הצוות שיטה קודמת, האלגוריתם החדש ישפר משמעותית את יכולתם של המדענים לחשב במדויק ובאמינות את פני האנרגיה הפוטנציאלית במולקולות המגיבות.
לעבודה זו, Deyu Lu, a המרכז לננו-חומרים פונקציונליים (CFN) פיזיקאי במעבדת ברוקהייבן, עבד עם Tzu-Chieh Wei, פרופסור חבר המתמחה במדעי המידע הקוונטי ב- מכון CN יאנג לפיזיקה תיאורטית באוניברסיטת סטוני ברוק, צ'ין וו, תיאורטיקן ב-CFN, והונגייה יו, דוקטורט. סטודנט בסטוני ברוק.
האלגוריתם הקוונטי החדש משפר את האלגוריתם הקודם כדי להתמודד עם בעיה זו בצורה יצירתית. הוא מנצל עיוות חלק וגיאומטרי שנעשה על ידי משתנה מתמשך של אורכי קשר או זוויות קשר במבנה המולקולה. בגישה זו אומרים המדענים שהם יכולים לחשב את מצב הקרקע של מולקולות בצורה מדויקת מאוד, אפילו כאשר קשרים כימיים מתפרקים ומתחדשים במהלך תגובות כימיות.
עבור גרסה חדשה זו של האלגוריתם, הצוות עבד עם מרכז העיצוב המשותף ל-Quantum Advantage (C2QA) בהובלת Brookhaven-Lab, אשר הוקם בשנת 2020. Wei תורם לדחף התוכנה של המרכז, המתמחה באלגוריתמים קוונטיים. האלגוריתם החדש של הצוות משתמש בגישה אדיאבטית - כזו שעושה שינויים הדרגתיים - אך עם כמה התאמות שמבטיחות שהוא יישאר אמין כאשר הקשרים הכימיים נשברים.
*****
יוצר מכשיר חדש שיכול להדגים את אפקט הול הקוונטי החריג, שבו שלבי מתח זעירים ובדידים נוצרים על ידי שדה מגנטי חיצוני. Quantum News Briefs מסכם את ההתפתחות כפי שדווח ב-Phys.org.
עבודה זו עשויה לאפשר אלקטרוניקה בעלת הספק נמוך במיוחד, כמו גם מחשבים קוונטיים עתידיים. צוות חוקרים בראשות המכון למדעי החומרים באוניברסיטת צוקובה השתמש בחומר מבודד טופולוגי, שבו זרם זורם בממשקים אך לא דרך חלקו הגדול, כדי לגרום לאפקט הול קוונטי.
באמצעות חומר פרומגנטי, ברזל, כשכבה העליונה של המכשיר, אפקט הקרבה המגנטית יכול לייצר סדר מגנטי מבלי להכניס הפרעה שתיגרם על ידי שיטה חלופית של סימום עם זיהומים מגנטיים. "זרם המיוצר על ידי אפקט הול הקוונטי החריג יכול לנוע לאורך הממשק של שכבה ללא פיזור, שעשוי להיות מנוצל בהתקנים חדשניים לחיסכון באנרגיה", אומר פרופסור קורודה שינג'י.
"המחקר שלנו מצביע על דרך למימוש הדור הבא של ספינטרוניקה והתקני חישוב קוונטיים", אומר פרופסור קורודה.
יישומים אלה עשויים לדרוש שכבות המציגות את אפקט הול הקוונטי החריג, שמחקר זה הראה שהוא אפשרי וניתן לייצר אותו בקלות.
*****
סנדרה ק. הלסל, Ph.D. חוקרת ומדווחת על טכנולוגיות חזיתיות מאז 1990. יש לה Ph.D. מאוניברסיטת אריזונה.
