By Sandra Hessel geplaatst 21 sep 2022
Quantum Nieuwsbrief 21 september opent met nieuws van Zapata Computing en de University of Hull over hun samenwerking op het gebied van quantum-ready ruimteverkenning, gevolgd door NYU's Center for Quantum Information Physics & IBM Quantum-partner om NYU-afgestudeerden en -studenten op te leiden in Quantum Information Physics. Ten derde is er een bespreking van Bitcoin versus kwantumcomputers: CISA waarschuwt dat hedendaagse encryptie & MORE kan breken.
*****
Zapata Computing en de University of Hull zetten hun samenwerking op het gebied van kwantum-ready ruimteverkenning voort
Zapata Computing heeft aangekondigd dat het aanzienlijke vooruitgang heeft geboekt in zijn missie om de Universiteit van Hull kwantumklaar te maken voor toekomstige verkenning van de ruimte. Quantum News Briefs vat de onderstaande aankondiging samen.
Een jaar na de samenwerking hebben beide teams voldoende vooruitgang gezien om hun plannen voor het uitbreiden van de zoektocht naar indicatoren van leven in de verre ruimte uit te breiden.
Zapata en de Universiteit van Hull ontwikkelden samen nieuwe technieken om betekenisvolle gegevens van lawaaierige kwantumapparaten te extrapoleren en gebruikten deze om het ro-vibratiespectrum van waterstof te berekenen om resultaten te verkrijgen die vergelijkbaar zijn met de geavanceerde klassieke simulaties, zoals evenals de experimentele resultaten. De resultaten die met deze nieuwe kwantumtechnieken worden verkregen, kunnen nu al worden gebruikt om moleculaire waterstof in de ruimte te detecteren.
Een groot deel van de vooruitgang is te danken aan de succesvolle migratie van Big Compute-mogelijkheden van de University of Hull van klassieke naar kwantumcomputers. Big Compute is Zapata's term voor de marktcategorie voor heterogene en gedistribueerde rekenbronnen die nodig zijn om de meest computationeel complexe problemen van ondernemingen en andere technologisch geavanceerde organisaties aan te pakken. Het bouwt voort op eerdere technische revoluties zoals Big Data en AI en maakt gebruik van een breed spectrum van klassieke (bijv. GPU, TPU, CPU), high-performance (HPC) en kwantumcomputerbronnen (bijv. Quantum-geïnspireerde computers, NISQ-apparaten, -tolerante kwantumcomputers).
"De omvang van wat we vandaag proberen te bereiken, is ontmoedigend", zegt Dr. David Benoit, hoofddocent moleculaire fysica en astrochemie aan de Universiteit van Hull. "Er zijn meer dan 16,000 verschillende moleculen die leven aangeven waarnaar we in de ruimte zoeken, maar we zouden onze zoektocht aanzienlijk kunnen uitbreiden met kwantumcomputers naarmate ze in de toekomst krachtiger worden. En die kracht zullen we nodig hebben. We zoeken hier geen speld in een hooiberg. Dat zou makkelijk zijn. Deze inspanning lijkt meer op het zoeken naar een stofje in een magazijn door een rietje.”
*****
NYU's Center for Quantum Information Physics en IBM Quantum-partner om NYU-afgestudeerden en studenten op te leiden in Quantum Information Physics
Het Center for Quantum Information Physics van de New York University en IBM Quantum, een onderzoekstak van het technologiebedrijf, zijn een partnerschap aangegaan om NYU-studenten en afgestudeerden op te leiden in kwantuminformatiefysica.
IBM Quantum zal niet-gegradueerde en afgestudeerde student-onderzoekers inhuren bij het NYU Center for Quantum Information Physics als betaalde stagiaires in het bedrijf zomerstageprogramma. Studenten die deelnemen aan het programma zullen de zomer doorbrengen met gezamenlijk onderzoek naar kwantuminformatiefysica bij zowel IBM als NYU.
"Quantum computing heeft het potentieel om waardevolle problemen op te lossen die onhandelbaar zijn voor klassieke berekeningen", zegt Olivia Lanes, IBM Quantum-onderzoeker en onderwijsleider voor Noord-Amerika. “En het veld is veel, veel dichter bij het realiseren van dat potentieel dan ik denk dat de meeste mensen begrijpen. Als je een technologie hebt die net zo snel volwassen wordt als kwantum, dan heb je dit soort samenwerkingsverbanden tussen de industrie en de academische wereld nodig om een personeelsbestand op te bouwen dat in staat is om die technologie effectief te hanteren. NYU heeft lange tijd een enorme bijdrage geleverd aan de kwantuminformatiewetenschap. Nu, na de lancering van het Center for Quantum Information Physics, zijn we verheugd om ons steentje bij te dragen om hun student-onderzoekers naar een hoger niveau te tillen.”
*****
Een nieuw schema om kwantumfouten te corrigeren
Dr. Sangkha Borah, een postdoctoraal onderzoeker in de Quantum Machines Unit onder leiding van professor Jason Twamley aan het Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) en hun medewerkers aan het Trinity College in Dublin, Ierland, en de Universiteit van Queensland in Brisbane, Australië, hebben een nieuwe techniek voor kwantumfoutcorrectie (QEC) voorgesteld. Quantum News Briefs vat hieronder samen.
"Als we erachter kunnen komen hoe we QEC nauwkeurig kunnen uitvoeren, hebben we misschien zeer binnenkort bruikbare kwantumcomputers."
Om QEC te bereiken, moet een verzameling van meerdere qubits worden gemaakt met behulp van een kwantummechanische eigenschap die verstrengeling wordt genoemd. Om fouten in de qubits te detecteren, moet een QEC-schema een reeks metingen toepassen die bekend staat als syndroommetingen. Deze metingen beoordelen of twee naaste buur-qubits in dezelfde richting zijn uitgelijnd of niet. De resultaten van deze metingen worden syndromen genoemd en op basis daarvan kan de fout in de qubits worden opgespoord en vervolgens worden gecorrigeerd.
Veelgebruikte QEC-schema's zijn meestal traag en resulteren ook in een snel verlies van informatie die is opgeslagen in de qubits als gevolg van fouten die ze niet kunnen opvangen en in realtime corrigeren. Dr. Borah en zijn collega's gebruikten een benadering die continue meting wordt genoemd. Dergelijke metingen kunnen veel sneller worden uitgevoerd dan conventionele projectieve metingen op een zeer hulpbronnenefficiënte manier. Ze ontwikkelden een QEC-schema genaamd op metingen gebaseerd schatterschema voor continu kwantum fout correctie (MBE-CQEC), die snel en efficiënt fouten van gedeeltelijke, luidruchtige syndroommetingen kan detecteren en corrigeren. Ze zetten een krachtige klassieke computer op om te fungeren als een externe controller (of schatter) die fouten in het kwantumsysteem schat, de ruis perfect uitfiltert en feedback toepast om ze te corrigeren.
De volledige inspanning is onlangs gepubliceerd in Fysiek beoordelingsonderzoek.
*****
Bitcoin versus kwantumcomputers: CISA waarschuwt dat hedendaagse codering kan breken
Cryptocurrencies die gebruikmaken van hedendaagse coderingstechnieken, kunnen op een dag door kwantumcomputers worden verbroken, naast andere digitale communicatie zoals e-mail, berichtenservices en online bankieren. Dat is volgens een recente CISA-rapport gepubliceerd eind augustus. Quantum News Briefs vat een recente discussie samen door Jamie Redman, de News Lead voor Bitcoin.com, over de recente uitgave van de CISA-kwantumwaarschuwing door de Amerikaanse regering en de betekenis ervan voor de cryptogemeenschap. Klik hier om het uitgebreide artikel van Redman in Bitcoin te lezen.
De Amerikaanse overheidsinstantie Cybersecurity and Infrastructure Security Agency (CISA) benadrukt in haar rapport dat een overgang naar post-kwantumcryptografie noodzakelijk is. "Wacht niet tot de kwantumcomputers door onze tegenstanders worden gebruikt om actie te ondernemen", meldt het CISA-rapport. "Vroege voorbereidingen zullen zorgen voor een soepele migratie naar de post-kwantumcryptografiestandaard zodra deze beschikbaar is."
veel mensen denken dat de waarschuwingen van de overheid en de recente op kwantum gebaseerde technologische prestaties van Honeywell, Google, Microsoft en anderen de prikkels zijn die mensen nodig hebben om post-kwantumcryptografie te omarmen.
Kwantumcomputers gebruiken ingewikkelde fysica om krachtige vergelijkingen te berekenen die verband houden met de hedendaagse hedendaagse crypto- en wiskundige systemen. Sinds 1998 zijn superkwantumcomputers verbeterd 14 calciumion-qubits verstrengeld in 2011, 16 supergeleidende qubits in 2018, en 18 verstrengelde qubits in 2018. CISA zegt dat kwantumcomputers nieuwe kansen zullen creëren, maar de technologie leidt ook tot negatieve gevolgen op het gebied van encryptiebeveiliging.
"Natiestaten en particuliere bedrijven streven actief naar de mogelijkheden van kwantumcomputers", details in het rapport van CISA. “Quantum computing opent spannende nieuwe mogelijkheden; de gevolgen van deze nieuwe technologie omvatten echter bedreigingen voor de huidige cryptografische standaarden.”
Veel artikelen, onderzoeksrapporten en mainstream koppen claim quantum computing zal elke hedendaagse encryptie breken en zelfs verkeersopstoppingen en ongevallen voorspellen ruim voordat ze gebeuren. Voorstanders van Bitcoin hebben echter bij verschillende gelegenheden gezegd dat de SHA256-codering die wordt gebruikt door Satoshi's creatie een formidabele vijand is tegen een post-kwantumwereld.
*****
Sandra K. Helsel, Ph.D. doet sinds 1990 onderzoek naar en rapporteert over grenstechnologieën. Ze heeft haar Ph.D. van de Universiteit van Arizona.
