Colaborarea modelează prioritizarea în ecosistemul cuantic al DESY – Physics World

<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="Diversitatea cuantică Oamenii de știință CQTA oferă partenerilor academicieni, industriali și guvernamentali asistență tehnică de specialitate în calculul cuantic și detecția cuantică. În prezent, echipa este formată din trei membri ai personalului, un coordonator de proiect, trei postdoc și nouă studenți absolvenți. (Cu amabilitatea: DESY)” title=”Faceți clic pentru a deschide imaginea în pop-up” href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/collaboration-shapes-prioritization-within-desys-quantum-ecosystem -physics-world.jpg”>

Fiind un laborator național german înrădăcinat în fizică și unul dintre cele mai importante centre de cercetare a acceleratoarelor din lume, eforturile științifice ale DESY se încadrează în patru teme principale: fizica particulelor, știința fotonului, fizica astroparticulelor și fizica acceleratorului. Aceste căi de cercetare complementare, urmate cu o rețea de parteneri naționali și internaționali, înseamnă că DESY atrage peste 3000 de oameni de știință invitați din peste 40 de țări în fiecare an. Laboratorul este, de asemenea, un centru de cercetare și dezvoltare râvnit pentru industrie, facilitățile sale experimentale de ultimă oră, oferind un plus unic la conducta de inovare a întreprinderilor mici și mijlocii din Europa, precum și a companiilor de tehnologie consacrate.

Echipa CQTA este aici pentru a ajuta partenerii din industrie, academicieni și guvernamentali să-și formuleze problemele astfel încât să poată rula pe un computer cuantic

Acest model de lucru orientat spre exterior stă la baza unui efort de cercetare și dezvoltare în curs de dezvoltare care încearcă să se bazeze pe capacitățile DESY în știința și tehnologia cuantică. Scopul: să susțină programul divers de fizică de înaltă energie al laboratorului, permițând în același timp tot felul de impacturi în aval în aplicații industriale și comerciale. Aceste eforturi sunt canalizate prin Centrul pentru Tehnologie și Aplicații Cuantice (CQTA), înființat în campusul DESY Zeuthen de la periferia Berlinului, cu 15 milioane de euro de finanțare de bază din statul Brandenburg.

Lansat în ianuarie 2022, CQTA încearcă să exploateze programele științifice de bază ale DESY în calculul cuantic, materialele cuantice și detecția cuantică. „DESY a creat un grup de lucru în domeniul tehnologiilor cuantice pentru a-și coordona efortul de cercetare și dezvoltare cuantică, CQTA oferind un punct focal pentru implementarea operațională a calculului cuantic și a senzorului cuantic”, spune Karl Jansen, șeful CQTA și profesor de fizică la DESY. „Portofoliul nostru de activitate la CQTA se lărgește tot timpul și ceea ce sperăm ca rezultat este să identificăm cazuri de utilizare în care putem oferi în mod clar „avantaj cuantic” prin metode de calcul cuantic.”

Avantaj cuantic în știință

În ceea ce privește prioritățile operaționale, misiunea CQTA se desfășoară pe mai multe piste principale: dezvoltarea de algoritmi și metode cuantice; facilitarea accesului la hardware de calcul cuantic pentru partenerii de cercetare și industrie ai DESY; benchmarking, testare și verificare a hardware-ului cuantic; și rularea unui program de metrologie cuantică folosind ceasuri cu ioni prinși pentru a căuta „nouă fizică” dincolo de Modelul standard. Există, de asemenea, un program de instruire personalizat în lucru pentru a satisface începătorii care doresc să înțeleagă elementele de bază ale calculului cuantic, precum și care vizează practicieni avansați din cercetare și industrie.

Centrul SQMS al Fermilab abordează toate aspectele „puzzleului cuantic”

Progresele sunt încurajatoare, cu proiecte emblematice CQTA deja în desfășurare în sprijinul programelor de bază de fizică ale DESY. Experimentul Laser Und XFEL (LUXE), de exemplu, este o colaborare de cercetare între oamenii de știință DESY și omologii lor de la European X-ray Free Electron Laser (Eu.XFEL) din Hamburg pentru a studia procesele de electrodinamică cuantică (QED) la numită „frontiera câmpului puternic” (în esență, sondând interacțiunile unui laser optic de mare intensitate și fasciculul de electroni de 16.5 GeV al Eu.XFEL).

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/02/2024-02-BSQA-DESY-Jansen_Karl.jpg" data-caption="Karl Jansen „Algoritmii și metodele cuantice pe care le-am dezvoltat pentru aplicații în fizica energiilor înalte sunt transferabile la multe probleme industriale – și invers.” (Cu amabilitatea: DESY)” title=”Clic pentru a deschide imaginea în pop-up” href="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/02/2024-02-BSQA-DESY-Jansen_Karl.jpg”>

Cercetătorii CQTA, la rândul lor, efectuează studii de demonstrare a principiului în cadrul LUXE, implementând hardware cuantic pentru a investiga utilizarea computerelor cuantice bazate pe porți pentru recunoașterea modelelor în reconstrucția pistelor de particule. Speranța este că algoritmii și metodele cuantice dezvoltate în cadrul LUXE vor fi transferabile la experimente la alte facilități de fizică de înaltă energie, ajutând oamenii de știință să proceseze cantități enorme de date într-un mod mai eficient.

Un alt domeniu activ de investigație este impactul zgomotului în algoritmii cuantici. „Calculatoarele cuantice de astăzi sunt foarte zgomotoase”, spune Jansen, „dar acel zgomot poate fi util dacă un algoritm devine „blocat” într-un colț al spațiului parametrilor.” Adăugarea de zgomot, cu alte cuvinte, poate îndepărta un algoritm de la un rezultat greșit către soluția căutată (deși prea mult zgomot va însemna că nu se găsește nicio soluție). „Ceea ce căutăm în fiecare caz este „punctul dulce” și cantitatea optimă de zgomot”, adaugă Jansen.

Avantaj cuantic în industrie

Între timp, calculul cuantic este deja prezentat ca un „disruptor” într-o serie de aplicații industriale, inclusiv descoperirea și dezvoltarea de medicamente, optimizarea logisticii și modelarea financiară. Un studiu de caz în acest sens este o colaborare în cercetare și dezvoltare între oamenii de știință de la CQTA și Forschungszentrum Jülich, un alt institut național de cercetare german, care analizează „problema de atribuire a porții de zbor” la aeroporturi – și în mod specific, cum să maximizeze conectivitatea și programarea între intrare și zboruri de plecare.

Folosind date de la un aeroport operațional, echipa CQTA-Jülich încearcă să descopere corelațiile ascunse cu calculul cuantic și, astfel, să rezolve aceste probleme mai rapid și mai eficient. Imaginea de ansamblu este că descrierea matematică și soluția problemei de atribuire a porții pot fi aplicate și în alte domenii de interes pentru industrie și guvern, inclusiv managementul traficului, serviciile de logistică a flotei și controlul mulțimilor la evenimente sportive mari. „Ceea ce este interesant”, notează Jansen, „este că algoritmii și metodele cuantice pe care le-am dezvoltat pentru aplicații în fizica energiilor înalte sunt transferabile la multe probleme industriale – și viceversa. "

CERN QTI: valorificarea științei mari pentru a accelera inovația cuantică

În mod oarecum surprinzător, un alt domeniu activ de studiu CQTA implică aplicații științifice, tehnice și artistice ale calculului cuantic în muzică. Există un interes din ce în ce mai mare aici în jurul oportunităților creative și comerciale pentru muzicieni și producători, așa cum demonstrează cel de-al doilea Simpozion internațional privind calculul cuantic și creativitatea muzicală, care a avut loc la Berlin în octombrie 2023 (și co-organizat de CQTA și Universitatea din Plymouth, REGATUL UNIT). „Odată ce dobândim suficientă experiență la CQTA”, spune Jansen, „viziunea este de a construi un sintetizator cuantic, astfel încât muzicienii fără idee despre calculul cuantic să poată folosi instrumentul pentru a crea sunete complet noi.”

Investind în parteneriate

În ciuda progresului operațional al CQTA în ultimii doi ani, Jansen și colegii au lucrat, de asemenea, pentru a îmbunătăți oferta CQTA la un nivel mai strategic.
nivel. Într-adevăr, CQTA a fost acceptat anul trecut ca un IBM Quantum Innovation Center, deschizând accesul la o rețea globală de cercetare și dezvoltare de companii Fortune 500, start-up-uri, universități și laboratoare naționale de cercetare, toate care lucrează cu IBM pentru a avansa tehnologiile de calcul cuantic și aplicatii. Legătura cu IBM este de două ori semnificativă, având în vedere că CQTA se poziționează ca furnizor de consultanță tehnică specializată și servicii de facilitare pentru toate lucrurile cuantice.

DESY a creat un grup de lucru pentru tehnologii cuantice pentru a-și coordona efortul de cercetare și dezvoltare cuantică, CQTA oferind un punct focal pentru calculul cuantic și detectarea cuantică.

„Echipa CQTA este aici pentru a ajuta partenerii din industrie, academicieni și guvernamentali să-și formuleze problemele matematic, astfel încât să poată rula pe un computer cuantic”, notează Jansen. „Relația noastră strânsă de lucru cu IBM înseamnă că suntem capabili, prin extensie, să mediam accesul pe bază de taxe pentru terți la hardware-ul și software-ul cuantic de ultimă oră ale IBM – dezvăluind probleme științifice și tehnologice complexe prin calculul cuantic.”

Această vizibilitate sporită și recunoaștere funcționează și în alte privințe – nu în ultimul rând, rolul CQTA ca „accelerator cuantic” și hub regional în statul Brandenburg, unde administrația locală intenționează să creeze o bază semnificativă la nivel global pentru tehnologiile cuantice până la sfârșitul anului. deceniul. „În acest moment”, spune Jansen, „totul se referă la conectarea părților interesate relevante din regiunea Brandenburg și explorarea inițiativelor comune – construirea forței de muncă cuantice, de exemplu, precum și rețelele de cercetare aplicată și inovare.”

Inovațiile QUANT-NET pe bancul de testare: reimaginarea rețelei cuantice

În timp ce oamenii de știință și inginerii CQTA continuă să exploreze aplicații noi pentru calculul cuantic, Jansen caută deja un model de afaceri durabil pe termen lung pentru inițiativă, care este în prezent finanțată de guvernul statului Brandenburg, Ministerul Federal German al Educației și Cercetării (BMBF). ), programul Orizont al Uniunii Europene și o rețea de parteneri din industrie. 

„Piedele de bază ale planului de afaceri al CQTA sunt în curs de desfășurare”, conchide Jansen, „cu accent pe colaborarea în cercetare și dezvoltare, consultanță științifică aplicată și, mai mult ca sigur, un pivot către traducerea tehnologiei și spin-out-ul comercial. întreprinderi înființate.”

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/collaboration-shapes-prioritization-within-desys-quantum-ecosystem/