Nieuwe horizonten lonken voor kwantumcomputing in het VK - Physics World

Toen leidende figuren in de Britse kwantumgemeenschap in Edinburgh bijeenkwamen om de lancering te vieren van het eerste onderzoekscentrum in het land dat zich toelegde op kwantumsoftware, was het voelbaar dat de ontwikkeling van kwantumcomputing in het VK een nieuwe en uitgebreide fase. Het evenement in Edinburgh, gehouden in april, kwam slechts een maand na de release van de UK's Nationale Quantum Strategie, dat £ 2.5 miljard aan nieuwe fondsen toewijst aan de ontwikkeling van kwantumtechnologieën gedurende de 10 jaar vanaf 2024.

Die extra investering verdubbelt meer dan het dubbele van de lopende steun van het VK voor kwantumonderzoek en -innovatie, met de stroom mee Nationaal Quantum Technologies-programma (NQTP) sinds 1 al ongeveer £ 2014 miljard aan overheidsfinanciering. De nieuwe strategie is ook bedoeld om te profiteren van de snelle vooruitgang die de afgelopen 10 jaar is geboekt - zowel wat betreft technische prestaties als de opkomst van een levendig en collaboratief kwantumecosysteem - door meer nadruk leggen op het vertalen van baanbrekende wetenschap in praktische kwantumcomputers die echte waarde leveren voor de samenleving en de economie.

"We hebben een aantal belangrijke vragen te beantwoorden", zegt Sir Peter Knight van Imperial College London, een vooraanstaand architect van het nieuwe strategische raamwerk en het NQTP. “Waar is een quantumcomputer goed voor? Hoe benchmarken en valideren we prestaties? Waar moeten we onze inspanningen op richten voor snelle en waardevolle resultaten?”

Het Quantum Software Lab (QSL) wil een aantal van die vragen beantwoorden, met een belangrijke focus op het onderzoeken van praktische manieren om kwantumcomputing te benutten voor het oplossen van problemen die buiten het bereik van klassieke machines liggen. Het lab, dat wordt gehost door de School of Informatics van de University of Edinburgh, is opgezet in samenwerking met de Nationaal Quantum Computing Center (NQCC), en heeft tot doel de ontwikkeling en acceptatie van kwantumcomputing te versnellen door samen te werken met partners uit de industrie om hun meest irritante rekenuitdagingen te vertalen naar gebruiksscenario's die kunnen worden aangepakt door middel van kwantumcomputing.

"We willen de pijnpunten in verschillende industrieën begrijpen", zegt Elham Kashefi, de directeur van de QSL. Kashefi is professor kwantumcomputing aan de Universiteit van Edinburgh en onderzoeksdirecteur van het CNRS aan de Sorbonne Universiteit in Parijs, en werd in november 2022 benoemd tot hoofdwetenschapper van de NQCC. computers die echte problemen oplossen.”

Die ambities sluiten aan bij het programma voor gebruikersbetrokkenheid van de NQCC, SparQ genoemd, dat tot doel heeft praktische toepassingen van kwantumcomputing te verkennen om bewustzijn en vaardigheden op te bouwen bij potentiële eindgebruikers van de technologie. Het SparQ-programma biedt toegang tot opkomende kwantumcomputingbronnen, samen met trainings- en netwerkmogelijkheden, en het QSL-team zal nauw samenwerken met de innovatiespecialisten en applicatie-ingenieurs van de NQCC om use cases te identificeren en te ontwikkelen waarbij kwantumcomputing een aantoonbaar voordeel kan opleveren ten opzichte van klassieke oplossingen. "Deze gezamenlijke inspanning zal een kernonderzoekscapaciteit creëren om enkele van de belangrijkste uitdagingen bij de ontwikkeling van kwantumsoftware aan te pakken, en de weg vrijmaken voor praktische toepassingen van kwantumcomputing die een reële impact kunnen hebben op de industrie", aldus Michael Cuthbert, directeur van de NQCC . "De expertise binnen QSL zal helpen om de acceptatie door gebruikers te stimuleren en een manier te bieden om kwantumvoordeel aan te tonen."

Door een centraal punt te creëren voor de ontwikkeling van kwantumsoftware in het VK, wil de QSL nieuw onderzoekstalent aantrekken, onderwijs en training bieden voor de volgende generatie kwantumontwikkelaars en een bron van wetenschappelijke expertise bieden voor de bredere kwantumgemeenschap. In sommige opzichten vult het een leemte in het Britse kwantumlandschap, waarbij de eerste jaren van de NQTP grotendeels gericht waren op het demonstreren van nieuwe qubit-architecturen en het ontwikkelen van kwantumalgoritmen voor het uitvoeren van specifieke rekentaken. Nu de nadruk is verschoven naar het bouwen van praktische kwantumcomputers, is er een grotere behoefte aan software om de kernkwantumprocessors te besturen, de door ruis veroorzaakte fouten te karakteriseren en te verminderen, en de kritieke verbindingen tussen de kwantumhardware en de klassieke computerinfrastructuur te bieden.

"Kwantumsoftware is de lijm die alle verschillende elementen van een kwantumcomputer samenbrengt", aldus Matthias Christandl van de Universiteit van Kopenhagen, een drijvende kracht achter de nieuwe Europees Quantum Software Instituut, sprekend tijdens het lanceringsevenement. "Het vereist de vindingrijkheid van kwantumsoftwarewetenschappers om de opmerkelijke kracht van kwantumhardware te benutten, terwijl de gezamenlijke ontwikkeling van hardware en software ook cruciaal zal zijn naarmate verschillende qubit-architecturen blijven evolueren."

Terwijl de QSL zal samenwerken met de NQCC om specifieke use-cases in verschillende industriesectoren te onderzoeken, zal het ook algemene theoretische en wiskundige benaderingen ontwikkelen die kunnen worden toegepast op verschillende hardwareplatforms en applicaties. Onderzoek in het lab zal de basiskennis opleveren voor vervolgfasen van het NQCC-programma in kwantumsoftware en -toepassingen, en zal ook de weg vrijmaken voor het eerste veilige en verifieerbare gedistribueerde cloudplatform voor kwantumcomputing in het VK. "We moeten een open geest houden en onderzoek naar de blauwe lucht toestaan", zei Kashefi. "Vooruitgang in de wetenschap kan nieuwe toepassingen mogelijk maken, terwijl nieuwe toepassingen nieuwe onderzoeksrichtingen kunnen inspireren."

Een belangrijk doel van het onderzoeksprogramma van het lab is het ontwikkelen van de tools die nodig zijn om te bewijzen of een kwantumgebaseerde oplossing een echt prestatievoordeel oplevert ten opzichte van een traditionele supercomputer. "We hebben formele methoden nodig om te testen of een aanpak het probleem aanpakt en kwantumvoordeel oplevert", zei Kashefi. "We willen het universum van mogelijke toepassingen verkennen en ontdekken waar kwantumvoordeel kan worden behaald en waar niet."

Kashefi's is van mening dat de resultaten van de ontdekkingswetenschap van de QSL zullen helpen bij de ontwikkeling van nieuwe softwareoplossingen die kunnen worden gebruikt om echte problemen op te lossen. "We willen de motor zijn die alles samenbrengt", zei ze. Binnen het algemene kader van het lab is er een duidelijke focus op het vertalen van specifieke use-cases naar praktische oplossingen, waarbij senior onderzoekers in het team verantwoordelijk zijn voor het vaststellen van initiële use-cases, het vertalen van de vereisten in een onderzoeksprobleem, het ontwikkelen en optimaliseren van geschikte kwantumalgoritmen en vervolgens benchmarking. de oplossing om ervoor te zorgen dat deze voldoet aan de vereisten van de toepassing. "Ons doel is om een ​​start-upcultuur te creëren binnen een academische omgeving", voegt Kashefi eraan toe.

De QSL is gevestigd in de School of Informatics van de Universiteit van Edinburgh - met enige marge de grootste in zijn soort in het VK - en zal toegang hebben tot waardevolle expertise op alle gebieden van de informatica. Bij het lab zijn al zo'n 30 onderzoekers betrokken en het team heeft ook een directe link met EPCC, het expertisecentrum van de universiteit op het gebied van supercomputing en data science. "Om het beste uit de huidige kwantumcomputers te halen, moeten ze binnen een klassieke computeromgeving werken", zegt Kashefi. "We hebben expertise nodig op het gebied van high-performance computing om systeemarchitecturen en besturingssystemen te helpen optimaliseren, en om gedistribueerde platforms te creëren die kwantumhardware combineren met klassieke computerbronnen."

Het QSL-team bevindt zich ook in een perfecte positie om in gesprek te gaan met wetenschappers en ingenieurs van de universiteit die werken aan onderzoeksproblemen die kunnen worden aangepakt met kwantumcomputing, zoals moleculaire simulaties in de chemie of veellichamenproblemen in de natuurkunde. Meer in het algemeen is het doel om een ​​open omgeving te creëren die samenwerking met zowel academische groepen als industriële partners bevordert. "We willen dat ons onderzoek een zo groot mogelijke impact heeft", zegt Craig Skeldon, de business development manager van QSL. "Ons doel is om in contact te komen met eindgebruikers in verschillende industrieën om praktische oplossingen te ontwikkelen, en om samen te werken met hardware- en softwareleveranciers die innovatieve producten ontwikkelen."

Het strategische partnerschap van het lab met de NQCC zal ook helpen om een ​​gemeenschap van kwantumsoftwarespecialisten te creëren die kunnen samenwerken met andere belanghebbenden, waaronder hardwareontwikkelaars en eindgebruikers bij de overheid, de academische wereld en de industrie, om de ontwikkeling en acceptatie van praktische kwantumcomputers te stimuleren. "Er is een heel ecosysteem voor nodig om een ​​bruikbare kwantumcomputer te ontwikkelen", concludeerde Kashefi aan het einde van het lanceringsevenement. "De NQCC is de gedroomde partner voor de QSL en we zijn klaar voor de uitdaging."

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoAiStream. Web3 gegevensintelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• De toekomst slaan met Adryenn Ashley. Toegang hier.
• Koop en verkoop aandelen in PRE-IPO-bedrijven met PREIPO®. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/new-horizons-beckon-for-uk-quantum-computing/