CERN 的量子技术计划 (QTI) 旨在加强高能物理和量子技术界之间的合作。乔·麦肯蒂与 本杰明·弗里施CERN QTI 管理团队和 CERN 知识转移小组的成员,介绍了迄今为止取得的成就以及该计划下一阶段的优先事项(该计划于 2024 年 XNUMX 月开始)
CERN QTI 的长期目标是什么?
在其成立的头三年,CERN QTI 加速了高能物理(HEP)和量子技术界之间的对话。这一切都是为了建立对互惠互利的理解,识别量子在 HEP 中提供的机会,并建立特定的能力领域,让 CERN 的科学家和工程师能够为量子技术和应用的开发做出贡献——无论是在 CERN 内部还是在工业界和世界范围内。更广泛的经济。
2021 年发布的 CERN QTI 路线图根据一系列战略目标制定了我们的活动,包括:科学/技术发展和能力建设;与工业界和学术界建立共同开发伙伴关系;在 HEP 内创建量子技术社区;并与国家和国际量子计划紧密结合。这些参考点转化为欧洲核子研究中心的多样化研发工作以及涵盖量子理论和模拟的具体项目;量子计算和算法;量子传感和相关纳米技术;和量子网络。
那么您正在寻求 HEP 和量子技术社区之间更大的融合吗?
正确的。 CERN QTI 致力于成为 HEP 和量子技术界(无论是学术界、工业界还是政府合作伙伴)之间研发合作和知识交流的焦点。教育、外展和技术传播是优先事项。由 CERN QTI 创建和组织的高能物理量子技术国际会议 (QT4HEP) 就是一个典型的例子。第一届会议于 2022 年 250 月在 CERN 举行,吸引了 4 多名国际专家参加(请参阅下文“QC2023HEP 白皮书:量子优势竞赛”)。作为后续行动,CERN 于 330 年 XNUMX 月主办了第七届跨学科机器学习量子技术 (QTML) 会议,与会者超过 XNUMX 人。
更具体地说,CERN QTI 如何最大限度地参与量子行业和供应链?
CERN 的知识转移 (KT) g该小组在工业参与战略方面负责 CERN QTI 活动。首先对欧洲核子研究中心成员国和准成员国的工业生态系统进行分析,并对整个量子供应链中未满足的需求进行审查。然后将所有这些内容与欧洲核子研究中心的量子专业知识和技术进行映射,以便为与业界有关许可、咨询、共同开发项目和知识产权的讨论提供信息。
欧洲核子研究中心 (CERN) 是欧洲量子产业联盟 (QuIC) 的准会员,该联盟是一个泛欧洲量子产业贸易协会,与量子供应链中的关键参与者建立了正式联系。在这方面,可见性就是一切,这就是为什么 CERN QTI 在欧洲量子技术会议(10 月在德国汉诺威举行)等旗舰活动中以突出的参展商身份亮相,以强调 CERN 作为量子技术公司的潜在创新合作伙伴。
CERN QTI 如何支持更广泛的努力来发展专业量子劳动力?
CERN 的一项倡议旨在鼓励 HEP 和量子技术领域之间的交叉融合自然包括对能力建设的承诺。 CERN 是一个拥有超过 16 名员工的大熔炉,其中包括科学家和工程师、博士后和研究生,以及来自世界各地研究机构和大学的 000 多名科学用户。
除了实践培训之外,CERN QTI 还为这些多元化的员工提供有关量子领域的持续教育、培训和专业发展,包括 QTI 期刊俱乐部、QTI 理论论坛以及广泛的量子科学讲座、研讨会等项目和学校。 CERN QTI 的旗舰培训活动之一是由 Elias Combarro(西班牙奥维耶多大学)教授的由七部分组成的量子计算入门在线课程。该课程于 2020 年底免费直播,至今仍然吸引了大量的参与。
QC4HEP 白皮书:量子优势之争
HEP 量子计算 (QC4HEP) 专门工作组的成立是 4 年 2022 月在欧洲核子研究组织 (CERN) 举行的高能物理量子技术国际会议 (QTXNUMXHEP) 的主要进展之一。
该工作组由来自欧盟、美国和日本 HEP 研究所的 50 多名成员组成,其职责是分析量子计算在自然科学及其他领域的计算硬件和软件方面实现“范式变革”的潜力。
米歇尔·格罗西 (Michele Grossi) 表示:“我们正在研究是否有可能根据具体情况估算所需资源,以实现所谓的量子优势,即经典机器无法实现或极其昂贵的计算在量子计算机上变得可能或实用。” ,CERN 量子高级研究员,CERN QTI 和 QC4HEP 工作组成员。 “该小组认识到,HEP 社区是释放量子计算力量的关键,因为该领域是具有挑战性的计算问题的丰富来源。”
也不乏动力。今年 4 月,QC30HEP 工作组发布了一份白皮书(可在 arXiv 上获取),以确定量子计算可以在理论和实验粒子物理中产生显着的长期优势的用例。该论文由来自 CERN、DESY、IBM Quantum 和其他 XNUMX 多个组织的专家撰写。
“就粒子物理学的理论方面而言,”格罗西补充道,“与量子态演化、晶格规范理论、中微子振荡和量子场论相关的领域都是有前景的。与此同时,在实验方面,白皮书指出了与高能粒子碰撞期间的射流和轨道重建、稀有信号提取、超越标准模型问题以及帕顿簇射[辐射级联]相关的领域。”
该工作组目前正在优先考虑实施一组 HEP 应用程序,作为 IBM Quantum“100×100”挑战赛的一部分,该挑战赛是下一代量子计算测试平台,将于 2024 年上线。
深入阅读
阿尔贝托·迪梅利奥 et al. 2023 高能物理的量子计算:最新技术和挑战。 QC4HEP 工作组总结 arXiv
CERN QTI 第一阶段吸取了哪些经验教训?
令人鼓舞的是,CERN QTI 的专业知识得到了广泛认可,成为跨学科科学合作的驱动力——实际上,它充当了连接 HEP 和量子技术社区的“诚实经纪人”。 CERN QTI 前两年开展的项目也取得了切实进展,这些项目表明量子技术在 HEP 许多领域的长期机遇——从理论考虑和“大数据”分析的量子计算基础设施到下一代跨不同能量状态的探测器设计。
QUANT-NET 的测试台创新:重新构想量子网络
CERN QTI 还与行业和学术合作伙伴合作,致力于扩大人才管道——无论是支持 CERN 的科学项目,还是将这些令人垂涎的技能转移到新兴的量子供应链中。后者是关键:虽然量子领域的许多商业实体都出现了显着增长,但这些公司却在努力填补加速并最终维持这种增长所需的基本技术角色。
CERN QTI 的下一步是什么?
倡议第二阶段启动将于 2024 年 XNUMX 月进行,重点是整合,优先考虑对 CERN 的 HEP 研究计划具有潜在改变游戏规则影响的一系列调查。从组织角度来看,将有四个专题能力中心(CC)。例如,混合量子计算基础设施和算法 CC 将深入了解量子计算系统的性能和最佳使用(包括与高性能计算中心的集成),确保 HEP 社区的要求得到考虑行业供应链内的账户。适应 CERN 用例的共同开发伙伴关系对于这一协调至关重要。
CERN Technologies 作为量子平台演示者的 CC 将开发与量子计算和传感技术相关的能力,并直接应用于标准模型之外的物理学。与此同时,量子网络 CC 旨在将 CERN 定位为量子通信研发社区的一部分,为实施新型量子网络协议贡献专业知识。
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