By Sandra Helzel opublikowano 21 września 2022
Quantum News Briefs 21 września rozpoczyna się wiadomościami od Zapata Computing i Uniwersytetu w Hull na temat ich współpracy w zakresie eksploracji kosmosu gotowej do kwantowej eksploracji kosmosu, a następnie Centrum Fizyki Informacji Kwantowej Uniwersytetu Nowojorskiego i partnera IBM Quantum w celu szkolenia absolwentów i studentów Uniwersytetu Nowojorskiego w zakresie fizyki informacji kwantowej. Trzecia to dyskusja na temat Bitcoina i komputerów kwantowych: CISA ostrzega, że współczesne szyfrowanie może się zepsuć i WIĘCEJ.
*****
Zapata Computing i Uniwersytet w Hull kontynuują współpracę w zakresie eksploracji kosmosu gotowej do wykorzystania kwantowego
Zapata Computing ogłosiła, że poczyniła znaczne postępy w swojej misji mającej na celu przygotowanie Uniwersytetu w Hull do kwantowej gotowości do przyszłej eksploracji kosmosu. Quantum News Briefs podsumowuje poniższe ogłoszenie.
Po roku współpracy oba zespoły odnotowały wystarczający postęp, aby rozszerzyć swoje plany rozszerzenia poszukiwań wskaźników życia w głębokim kosmosie.
Zapata i Uniwersytet w Hull wspólnie opracowali nowe techniki ekstrapolacji znaczących danych z zaszumionych urządzeń kwantowych i wykorzystali je do obliczenia widma ro-wibracyjnego wodoru w celu uzyskania wyników porównywalnych z najnowocześniejszymi klasycznymi symulacjami, jak jak również wyniki eksperymentów. Wyniki uzyskane za pomocą tych nowych technik kwantowych można już wykorzystać do wykrywania wodoru cząsteczkowego w przestrzeni kosmicznej.
Dużą część postępu zawdzięczamy pomyślnej migracji możliwości Big Compute na Uniwersytecie w Hull z komputerów klasycznych do komputerów kwantowych. Big Compute to termin Zapaty określający kategorię rynku heterogenicznych i rozproszonych zasobów obliczeniowych potrzebnych do rozwiązywania najbardziej złożonych obliczeniowo problemów przedsiębiorstw i innych zaawansowanych technologicznie organizacji. Opiera się na poprzednich rewolucjach technicznych, takich jak Big Data i sztuczna inteligencja, i wykorzystuje szerokie spektrum klasycznych (np. GPU, TPU, CPU), wysokowydajnych (HPC) i kwantowych zasobów obliczeniowych (np. komputerów inspirowanych kwantami, urządzeń NISQ, -tolerancyjne komputery kwantowe).
„Skala tego, co próbujemy dzisiaj osiągnąć, jest przytłaczająca” – powiedział dr David Benoit, starszy wykładowca fizyki molekularnej i astrochemii na Uniwersytecie w Hull. „Istnieje ponad 16,000 XNUMX różnych cząsteczek wskazujących na życie, których szukamy w kosmosie, ale moglibyśmy znacznie zwiększyć zakres naszych poszukiwań dzięki komputerom kwantowym, gdy w przyszłości staną się one potężniejsze. I będziemy potrzebować tej mocy. Nie szukamy tutaj igły w stogu siana. To byłoby łatwe. Ten wysiłek przypomina raczej szukanie przez słomkę pyłku kurzu w magazynie”.
*****
Centrum Fizyki Informacji Kwantowej Uniwersytetu Nowojorskiego i partner IBM Quantum w szkoleniu absolwentów i studentów Uniwersytetu Nowojorskiego w zakresie fizyki informacji kwantowej
Centrum Fizyki Informacji Kwantowej Uniwersytetu Nowojorskiego i IBM Quantum, dział badawczy tej korporacji technologicznej, nawiązały współpracę w celu szkolenia studentów i absolwentów Uniwersytetu Nowojorskiego w zakresie fizyki informacji kwantowej.
IBM Quantum zatrudni badaczy studentów studiów licencjackich i magisterskich w Centrum Fizyki Informacji Kwantowej Uniwersytetu Nowojorskiego w charakterze płatnych stażystów w siedzibie firmy program staży letnich. Studenci biorący udział w programie spędzą lato, prowadząc wspólne badania z zakresu fizyki informacji kwantowej w IBM i Uniwersytecie Nowojorskim.
„Obliczenia kwantowe mogą potencjalnie rozwiązać cenne problemy, których nie da się rozwiązać w przypadku obliczeń klasycznych” – mówi Olivia Lanes, badaczka IBM Quantum i dyrektorka ds. edukacji w Ameryce Północnej. „A dziedzina ta jest znacznie, znacznie bliższa wykorzystania tego potencjału, niż myślę, że większość ludzi rozumie. Jeśli masz technologię, która dojrzewa tak szybko jak technologia kwantowa, potrzebujesz tego rodzaju partnerstw między przemysłem a środowiskiem akademickim, aby zbudować siłę roboczą zdolną do skutecznego posługiwania się tą technologią. Uniwersytet Nowojorski od dawna wnosi ogromny wkład w naukę informacji kwantowej. Teraz, po uruchomieniu Centrum Kwantowej Fizyki Informacyjnej, jesteśmy podekscytowani, że możemy przyczynić się do przeniesienia badaczy-studentów na wyższy poziom”.
*****
Nowy schemat korygowania błędów kwantowych
Dr Sangkha Borah, badacz ze stopniem doktora w Zakładzie Maszyn Kwantowych kierowany przez profesora Jasona Twamleya w Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) i ich współpracownicy w Trinity College w Dublinie w Irlandii oraz na Uniwersytecie Queensland w Brisbane w Australii, zaproponowali nową technikę korekcji błędów kwantowych (QEC). Quantum News Briefs podsumowuje poniżej.
„Jeśli wymyślimy, jak dokładnie przeprowadzić QEC, być może wkrótce będziemy mieli nadające się do użytku komputery kwantowe”.
Osiągnięcie QEC polega na utworzeniu zbioru wielu kubitów przy użyciu właściwości mechaniki kwantowej zwanej splątaniem. Aby wykryć błędy występujące w kubitach, schemat QEC musi zastosować serię pomiarów zwanych pomiarami syndromowymi. Pomiary te oceniają, czy dwa najbliższe sąsiednie kubity są ustawione w tym samym kierunku, czy nie. Wyniki tych pomiarów nazywane są syndromami i na ich podstawie można wykryć błąd w kubitach, a następnie go skorygować.
Powszechnie stosowane schematy QEC są zwykle powolne, a także powodują szybką utratę informacji przechowywanych w kubitach z powodu błędów, których nie wyłapią i nie poprawią w czasie rzeczywistym. Dr Borah i jego współpracownicy zastosowali podejście zwane pomiarem ciągłym. Pomiary takie można przeprowadzić znacznie szybciej niż konwencjonalne pomiary projekcyjne, przy jednoczesnym dużym zasobooszczędności. Opracowali schemat QEC zwany schematem estymatora opartego na pomiarach dla kwantu ciągłego błąd korekcji (MBE-CQEC), która może szybko i skutecznie wykrywać i korygować błędy w pomiarach częściowego, zaszumionego zespołu. Skonstruowali potężny klasyczny komputer, który miał działać jako zewnętrzny kontroler (lub estymator), który szacuje błędy w układzie kwantowym, doskonale odfiltrowuje szum i wykorzystuje sprzężenie zwrotne, aby je skorygować.
Cały wysiłek został niedawno opublikowany w Badania dotyczące przeglądu fizycznego.
*****
Bitcoin kontra komputery kwantowe: CISA ostrzega, że współczesne szyfrowanie może się zepsuć
Kryptowaluty, które wykorzystują współczesne techniki szyfrowania, mogą pewnego dnia zostać złamane przez komputery kwantowe, wraz z inną komunikacją cyfrową, taką jak poczta e-mail, usługi przesyłania wiadomości i bankowość internetowa. To według niedawnego Raport CISA opublikowany pod koniec sierpnia. Quantum News Briefs podsumowuje ostatnią dyskusję prowadzoną przez Jamiego Redmana, kierownika wiadomości dla Bitcoin.com na temat niedawnego wydania przez rząd USA ostrzeżenia kwantowego CISA i jego znaczenia dla społeczności kryptograficznej. Kliknij tutaj, aby przeczytać obszerny artykuł Redmana w Bitcoin.
Podmiot rządowy USA, Agencja ds. Cyberbezpieczeństwa i Bezpieczeństwa Infrastruktury (CISA), podkreśla w swoim raporcie, że konieczne jest przejście na kryptografię postkwantową. „Nie czekajcie, aż nasi przeciwnicy wykorzystają komputery kwantowe, aby zacząć działać” – czytamy w raporcie CISA. „Wczesne przygotowania zapewnią płynną migrację do standardu kryptografii postkwantowej, gdy tylko będzie on dostępny”.
wiele osób uważa, że ostrzeżenia rządu i najnowsze osiągnięcia technologii kwantowej firm Honeywell, Google, Microsoft i innych firm to zachęty potrzebne ludziom do korzystania z kryptografii postkwantowej.
Komputery kwantowe wykorzystują skomplikowaną fizykę do obliczania potężnych równań związanych z dzisiejszymi współczesnymi systemami kryptograficznymi i matematycznymi. Od 1998 roku komputery superkwantowe uległy udoskonaleniu 14 splątanych kubitów jonów wapnia w 2011, 16 nadprzewodzących kubitów w 2018 i 18 splątanych kubitów w 2018 r. CISA twierdzi, że komputery kwantowe stworzą nowe możliwości, ale technologia ta prowadzi również do negatywnych konsekwencji w zakresie bezpieczeństwa szyfrowania.
„Państwa narodowe i firmy prywatne aktywnie wykorzystują możliwości komputerów kwantowych” — podaje raport CISA. „Przetwarzanie kwantowe otwiera nowe, ekscytujące możliwości; jednak konsekwencje tej nowej technologii obejmują zagrożenia dla obecnych standardów kryptograficznych”.
Wiele artykułów, raportów z badań i nagłówki głównego nurtu twierdzą, że obliczenia kwantowe będą złamać wszelkie współczesne szyfrowanie i nawet prognozować korki i wypadki na długo przed ich wystąpieniem. Jednak zwolennicy Bitcoina przy różnych okazjach mówili, że szyfrowanie SHA256 zastosowane w stworzeniu Satoshiego jest groźnym wrogiem wobec świata post-kwantowego.
*****
dr Sandra K. Helsel zajmuje się badaniami i raportami na temat technologii granicznych od 1990 roku. z Uniwersytetu Arizony.
