שיתוף פעולה מעצב סדר עדיפויות בתוך המערכת האקולוגית הקוונטית של DESY - עולם הפיזיקה

<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="גיוון קוונטי מדעני CQTA מספקים לשותפים באקדמיה, בתעשייה ובממשלה תמיכה טכנית מתמחה במחשוב קוונטי וחישה קוונטית. הצוות מונה כיום שלושה אנשי צוות, רכז פרויקט אחד, שלושה פוסט-דוקטורנטים ותשעה סטודנטים לתארים מתקדמים. (באדיבות: DESY)” title=”לחץ כדי לפתוח תמונה בפופאפ” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/collaboration-shapes-prioritization-within-desys-quantum-ecosystem -physics-world.jpg">

כמעבדה לאומית גרמנית המושרשת בפיזיקה, ואחד ממרכזי מחקר המאיצים המובילים בעולם, המאמצים המדעיים של DESY נופלים תחת ארבעה נושאים עיקריים: פיזיקת חלקיקים, מדעי הפוטונים, פיזיקת אסטרוחלקיקים ופיזיקה מאיץ. מסלולי מחקר משלימים אלה, הנמשכים עם רשת של שותפים לאומיים ובינלאומיים, פירושם ש-DESY מושך יותר מ-3000 מדענים אורחים מלמעלה מ-40 מדינות מדי שנה. המעבדה היא גם מרכז מו"פ נחשק לתעשייה, מתקני הניסוי המתקדמים שלה מציעים תוספת ייחודית לצינור החדשנות של ארגונים קטנים ובינוניים באירופה כמו גם חברות טכנולוגיה מבוססות.

צוות CQTA כאן כדי לעזור לשותפים בתעשייה, באקדמיה ובממשלה לנסח את הבעיות שלהם בצורה כזו שיוכלו לרוץ על מחשב קוונטי

מודל עבודה זה הפונה כלפי חוץ עומד בבסיס מאמץ מחקר ופיתוח המתהווה המבקש להתבסס על היכולות של DESY בתחום המדע והטכנולוגיה הקוונטית. המטרה: לתמוך בתוכנית הפיזיקה עתירת האנרגיה המגוונת של המעבדה, ובו בזמן לאפשר כל מיני השפעות במורד הזרם ביישומים תעשייתיים ומסחריים. מאמצים אלו מועברים דרך המרכז לטכנולוגיה ויישומים קוונטיים (CQTA), שהוקם בקמפוס Zeuthen של DESY בפאתי ברלין עם מימון ראשוני של 15 מיליון אירו ממדינת ברנדנבורג.

הושקה בינואר 2022, CQTA שואפת לנצל את תוכניות המדע הבסיסיות של DESY במחשוב קוונטי, חומרים קוונטיים וחישה קוונטית. "DESY הקימה צוות משימה של טכנולוגיות קוונטיות כדי לתאם את מאמץ המו"פ הקוונטי שלה, כאשר CQTA מספקת מוקד ליישום תפעולי של מחשוב קוונטי וחישה קוונטית", אומר קארל יאנסן, ראש CQTA ופרופסור לפיזיקה ב-DESY. "פורטפוליו הפעילות שלנו ב-CQTA מתרחב כל הזמן ומה שאנו מקווים כתוצאה הוא לזהות מקרי שימוש שבהם נוכל לספק בבירור 'יתרון קוונטי' באמצעות שיטות מחשוב קוונטי."

יתרון קוונטי במדע

מבחינת סדרי עדיפויות תפעוליים, התפקיד של CQTA עובר בכמה מסלולים עיקריים: פיתוח אלגוריתמים ושיטות קוונטיים; הקלת גישה לחומרת מחשוב קוונטי עבור שותפי המחקר והתעשייה של DESY; בנצ'מרק, בדיקה ואימות של חומרה קוונטית; והפעלת תוכנית מטרולוגיה קוונטית באמצעות שעוני יונים לכודים כדי לחפש "פיסיקה חדשה" מעבר למודל הסטנדרטי. ישנה גם תוכנית הכשרה מותאמת אישית בעבודות כדי לספק מענה למתחילים המעוניינים להבין את היסודות של מחשוב קוונטי, כמו גם לכוון למתרגלים מתקדמים במחקר ובתעשייה.

מרכז SQMS של פרמילאב מתייחס לכל ההיבטים של 'הפאזל הקוונטי'

ההתקדמות מעודדת, עם פרויקטי דגל של CQTA כבר מבוצעים לתמיכה בתוכניות הליבה של DESY לפיזיקה. ניסוי הלייזר ו-XFEL (LUXE), למשל, הוא שיתוף פעולה מחקרי בין מדעני DESY ועמיתיהם בלייזר האלקטרון האירופי החופשי של רנטגן (Eu.XFEL) בהמבורג כדי לחקור תהליכי אלקטרודינמיקה קוונטית (QED) ב-So- המכונה "גבול שדה חזק" (בעצם בדיקה של האינטראקציות של לייזר אופטי בעוצמה גבוהה וקרן האלקטרונים של 16.5 GeV של Eu.XFEL).

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/02/2024-02-BSQA-DESY-Jansen_Karl.jpg" data-caption="קרל יאנסן "האלגוריתמים והשיטות הקוונטיים שפיתחנו עבור יישומים בפיזיקה עתירת אנרגיה ניתנים להעברה לבעיות תעשייתיות רבות - ולהיפך." (באדיבות: DESY)” title=”לחץ כדי לפתוח תמונה בפופ-אפ” href=”https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/02/2024-02-BSQA-DESY-Jansen_Karl.jpg”>

חוקרי CQTA, מצידם, עורכים מחקרים הוכחת עקרונות בתוך LUXE, תוך פריסת חומרה קוונטית כדי לחקור את השימוש במחשבים קוונטיים מבוססי שערים לזיהוי דפוסים בשחזור מסלולי חלקיקים. התקווה היא שאלגוריתמים ושיטות קוונטיות שפותחו בתוך LUXE יהיו ניתנים להעברה לניסויים במתקני פיזיקה אחרים בעלי אנרגיה גבוהה, ויסייעו למדענים לעבד כמויות אדירות של נתונים בצורה יעילה יותר.

תחום חקירה פעיל נוסף הוא השפעת הרעש באלגוריתמים קוונטיים. "המחשבים הקוונטים של היום מאוד רועשים", אומר יאנסן, "אבל הרעש הזה יכול להיות מועיל אם אלגוריתם 'נתקע' בפינה של מרחב פרמטרים." הוספת קצת רעש, במילים אחרות, יכולה להרחיק אלגוריתם מתוצאה שגויה לכיוון הפתרון המבוקש (אם כי יותר מדי רעש יגרום לכך שלא נמצא פתרון כלל). "מה שאנחנו מחפשים בכל מקרה הוא ה'סוויט-spot' וכמות הרעש האופטימלית", מוסיף יאנסן.

יתרון קוונטי בתעשייה

בינתיים, המחשוב הקוונטי כבר נחשב כ"משבש" במגוון יישומים תעשייתיים, כולל גילוי ופיתוח תרופות, אופטימיזציה לוגיסטית ומודלים פיננסיים. מחקר מקרה בהקשר זה הוא שיתוף פעולה מו"פ בין מדענים מ-CQTA ו-Forschungszentrum Jülich, מכון מחקר לאומי גרמני נוסף, בוחן את "בעיית הקצאת שער הטיסה" בשדות תעופה - ובאופן ספציפי, כיצד למקסם את הקישוריות ואת התזמון בין הנכנס ל- טיסות יוצאות.

באמצעות נתונים מנמל תעופה תפעולי, צוות CQTA-Jülich מנסה לגלות מתאמים נסתרים עם מחשוב קוונטי, ובכך לפתור את הבעיות הללו במהירות וביעילות רבה יותר. התמונה הגדולה יותר כאן היא שניתן ליישם את התיאור המתמטי והפתרון של בעיית הקצאת השער גם לתחומי עניין אחרים לתעשייה ולממשלה, כולל ניהול תעבורה, שירותי לוגיסטיקה של צי ובקרת קהל באירועי ספורט גדולים. "מה שמעניין", מציין יאנסן, "הוא שהאלגוריתמים והשיטות הקוונטיים שפיתחנו עבור יישומים בפיזיקה עתירת אנרגיה ניתנים להעברה לבעיות תעשייתיות רבות - ו להיפך".

CERN QTI: רתימת מדע גדול כדי להאיץ חדשנות קוונטית

באופן קצת מפתיע, תחום פעיל נוסף בחקר CQTA כולל יישומים מדעיים, טכניים ואמנותיים של מחשוב קוונטי במוזיקה. יש כאן עניין הולך וגובר סביב הזדמנויות יצירתיות ומסחריות למוזיקאים ומפיקים, כפי שמעיד הסימפוזיון הבינלאומי השני על מחשוב קוונטי ויצירתיות מוזיקלית, שנערך בברלין באוקטובר 2023 (ואורגן בשיתוף CQTA ואוניברסיטת פלימות', בְּרִיטַנִיָה). "ברגע שנרכוש מספיק ניסיון ב-CQTA", אומר יאנסן, "החזון הוא לבנות סינתיסייזר קוונטי כך שמוזיקאים שאין להם מושג על מחשוב קוונטי יוכלו להשתמש בכלי כדי ליצור צלילים חדשים לחלוטין".

השקעה בשותפויות

למרות ההתקדמות התפעולית של CQTA בשנתיים האחרונות, יאנסן ועמיתיו פעלו גם כדי לשפר את ההיצע של CQTA בצורה אסטרטגית יותר
רָמָה. ואכן, ה-CQTA התקבל בשנה שעברה כמרכז חדשנות קוונטי של IBM, מה שפותח גישה לרשת מו"פ גלובלית של חברות Fortune 500, סטארט-אפים, אוניברסיטאות ומעבדות מחקר לאומיות, שכולן עובדות עם יבמ לקידום טכנולוגיות מחשוב קוונטי. יישומים. הקשר של IBM משמעותי שבעתיים בהתחשב בכך ש-CQTA ממצבת את עצמה כספקית של שירותי ייעוץ טכני מומחים והנחות לכל דבר בתחום הקוונטי.

DESY הקימה צוות משימה של טכנולוגיות קוונטיות כדי לתאם את מאמצי המחקר והפיתוח הקוונטי שלה, כאשר CQTA מספקת מוקד למחשוב קוונטי וחישה קוונטית

"צוות CQTA כאן כדי לעזור לשותפים בתעשייה, באקדמיה ובממשלה לנסח את הבעיות שלהם בצורה מתמטית בצורה כזו שיוכלו לרוץ על מחשב קוונטי", מציין יאנסן. "יחסי העבודה ההדוקים שלנו עם IBM פירושם שאנו מסוגלים, בהרחבה, לתווך עבור צדדים שלישיים גישה מבוססת תשלום לחומרה ותוכנה קוונטית מתקדמת של יבמ - לפרוק בעיות מדעיות וטכנולוגיות מורכבות באמצעות מחשוב קוונטי".

הנראות וההכרה המשופרות פועלות גם בהיבטים אחרים - לא פחות מכך, תפקידה של CQTA כ"מאיץ קוונטי" ומרכז אזורי במדינת ברנדנבורג, שם השלטון המקומי מתכוון ליצור בסיס משמעותי גלובלי לטכנולוגיות קוונטיות עד סוף העשור. "כרגע", אומר יאנסן, "הכל עוסק בחיבור בין בעלי עניין רלוונטיים באזור ברנדנבורג ולחקור יוזמות משותפות - בניית כוח העבודה הקוונטי, למשל, כמו גם רשתות מחקר יישומי וחדשנות".

חידושי המבחן של QUANT-NET: דמיון מחדש של הרשת הקוונטית

בעוד מדענים ומהנדסי CQTA ממשיכים לחקור יישומים חדשים עבור מחשוב קוונטי, יאנסן כבר מחפש מודל עסקי בר קיימא לטווח ארוך עבור היוזמה, הממומנת כעת על ידי ממשלת מדינת ברנדנבורג, משרד החינוך והמחקר הפדרלי של גרמניה (BMBF ), תוכנית Horizon של האיחוד האירופי ורשת של שותפים בתעשייה. 

"אבני הבניין של התוכנית העסקית של CQTA נמצאים בהתקדמות רבה", מסכם יאנסן, "עם דגש על שיתוף פעולה מו"פ, ייעוץ מדעי יישומי, ויותר מסביר להניח, ציר לקראת תרגום טכנולוגי וספין-אאוט של מסחרי. מיזמים מתחילים".

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/collaboration-shapes-prioritization-within-desys-quantum-ecosystem/