Quantum Beat
547 subscribers
114 photos
101 links
Пульс отрасли. Квантовые технологии и алгоритмы, вдохновляющие на решение практических бизнес-задач. Канал компании QuSolve: info@qusolve.ru. Резиденты Сколково с 2021 года
Download Telegram
Сингапур вступает в “квантовую” гонку!

Правительство Сингапура объявило об увеличении инвестиций в отрасль, запустив две новые инициативы, направленные на стимулирование развития талантов и обеспечение лучшего доступа к технологиям.

Национальный центр квантовых вычислений в Сингапуре объединит опыт и ресурсы Центра квантовых технологий и других учреждений. Хенг Суи Кит, заместитель премьер-министра Сингапура, также представила Национальную литейную мастерскую Quantum Fabless, которая, как ожидается, будет разрабатывать компоненты и материалы, необходимые для создания квантовых компьютеров и устройств. В феврале Сингапур также объявил о создании Национальной сети квантовой безопасности.

Три инициативы получат от QEP не менее 23,5 млн сингапурских долларов на срок до 3,5 лет в рамках сингапурского плана «Исследования, инновации и предпринимательство 2020». Без сомнений, это большой шаг. Государственное финансирование всегда помогает развитию технологий.

Так, в Китае накопленные государственные инвестиции в квантовые технологии составляют 15,3 млрд $. Это вдвое превышает инвестиции правительств ЕС (7,2 млрд $) и в восемь раз больше, чем инвестиции правительства США. Россия также входит в десятку стран с самым большим государственным финансированием квантовых вычислений. Напомним, что в России за развитие дорожной карты квантовых вычислений отвечает Росатом.
Как математики вдохновляются жизнью животных?

Представьте, что есть организмы в животном мире, которые, конечно же, не знают, что такое математика, но бессознательно ежедневно действуют оптимально и эффективно: выбирают наилучшее место для улья, ближайший путь до еды. Задумывались ли вы, как это происходит? Или почему птицы в стае не сталкиваются друг с другом? (Спойлер: дело в автосинхронизации)

В Naked Science вышла наша статья про роевые алгоритмы оптимизации, которыми пользуются сейчас по всему миру, и которые были вдохновлены природой. Статья несложная для восприятия, а ещё в ней много интересных примеров! Советуем.

С людьми «автосинхронизация» тоже, кстати, работает 😉. Но лучше сами об этом почитайте в нашей статье.
Поможет ли математическая оптимизация преодолеть кризис в Южной Африке?

Южная Африка испытывает повсеместные отключения электроэнергии, поскольку предложение сильно отстает от спроса. Кризис начался еще в 2007 году и продолжается по сей день. Разумеется, он плохо сказывается на качестве жизни людей и на промышленности. Так, добыча полезных ископаемых в ЮАР из-за электроэнергетического кризиса снизилась этой весной почти на 15%.

Сейчас аналитическая компания FICO вместе с Kakanyo Business Solutions изучают перспективу применения математической оптимизации с целью повышения производительности энергетического рынка Южной Африки.

Благодаря солверу FICO Xpress Solvers компания сможет определить такие вещи, как наиболее подходящее время года для остановок станций на ремонт или определение периода, когда спрос на энергию низкий, а стоимость произведенной энергии минимальна.
В «Сириусе» стартует проект по квантовому шифрованию при участии «Росатома»

В образовательном центре «Сириус» стартует проект для талантливых школьников «Квантовые шумы света», организованный СП «Квант» («Росатом»), Российским квантовым центром и компанией «Курэйт».

Проект представляет собой образовательный марафон по квантовой криптографии, предполагающий серьезный экспериментальный этап и защиту учащимися старших классов собственных исследовательских работ.

За три недели проекта участники погрузятся в мир квантовой криптографии. Они познакомятся с теорией вопроса: основами квантовой физики, протоколами квантового распределения ключей, принципом работы детекторов одиночных фотонов. Помимо этого школьники будут исследовать и разрабатывать алгоритмы постобработки ключей. Результаты – то есть собственные научные проекты получения ключа, с помощью которого шифруется, передается и затем расшифровывается информация – участники будут защищать на итоговой конференции. Удачи юным Шелдонам Куперам!
Австралийские национальные герои

Новый министр науки и промышленности Австралии Эд Хьюзик назвал небольшую группу физиков в Сиднее «национальными героями».

Все дело в том, что австралийская компания Silicon Quantum Computing (SQC) объявила о выпуске первой в мире интегральной схемы, изготовленной в атомном масштабе, на два года раньше запланированного срока. Под руководством выдающейся ученой Мишель Симмонс, компания создала интегрированный квантовый процессор для точного моделирования квантовых состояний небольшой органической молекулы полиацетилена, что поможет синтезировать новые материалы и применять их в т.ч. для создания источников тока и ионных конденсаторов.

Научный прорыв позволит компании SQC создавать квантовые модели для ряда новых продуктов, таких как фармацевтические препараты, материалы для аккумуляторов и катализаторы.

Напомним, что правительство Австралии выделило $4 млн для 20 докторов наук в области квантовых исследований, чтобы обеспечить непрерывный рост в данной сфере. Более того, в Австралии насчитывается около двух десятков компаний, связанных с квантовыми технологиями, которые за последние годы получили совокупное финансирование и инвестиции в размере более $400 млн в области различных типов квантовых технологий, оборудования, программного обеспечения и консультационных услуг.

Министр науки Хьюзик также утверждает, что прорывы в области квантовых технологий обеспечат Австралии дополнительный прирост ВВП в размере $4 млрд и создаст 16 тыс. рабочих мест к 2040 году.
Авиаперевозки тоже можно оптимизировать!

USTRANSCOM, транспортное командование США, отвечает за планирование и перевозки военного персонала и грузов по воздуху, суше и морю. В зависимости от типа самолета, час полёта может стоить от $9 тыс. до $12 тыс., поэтому каждая минута в пути, которую удается сократить, щедро окупается для правительства и налогоплательщиков.

Планировать воздушные перевозки чрезвычайно сложно из-за комбинаторного (дискретного) характера и многочисленных ограничений в условиях этой задачи. Поэтому USTRANSCOM решили использовать квантово-вдохновленные алгоритмы – они не только найдут оптимальное решение за разумное время, но и позволят учесть различные ограничения: грузоподъемность самолета, требования к отдыху экипажа и временнóму окну для поставок.

По сравнению с «неквантовым» подходом USTRANSCOM, решение с помощью квантово-вдохновлённых алгоритмов приводит к снижению среднего времени использования самолета на 16–40 %.

Согласитесь, впечатляющая разница результатов? А какая экономия ресурсов!
Шшш 🤫 военная тайна

Сейчас в США формируют новую квантовую сеть, которая присоединится к уже запущенным в Чикаго, Лонг-Айленде, Нью-Йорке и Лондоне. Сеть будет располагаться в Вашингтоне и называться Washington Metropolitan Quantum Network Research Consortium (DC-QNet). Удивительно, что сеть только сейчас добралась до американской столицы. Напомним, что квантовая сеть полностью защищена от взлома.

В DC-QNet войдут восемь правительственных агентств США: Агентство национальной безопасности (нашумевшее благодаря Сноудену), NASA, Исследовательская лаборатория ВВС и ВМС, Военно-морская обсерватория, Центр вооружений, Национальный институт стандартов и технологий.

Сеть предназначена для исследования изучения механизмов передачи запутанных квантовых состояний на большие расстояния. По мере разработки жизнеспособных квантовых компьютеров в будущем, несколько из этих городских квантовых сетей будут соединены для создания более крупной сети и, в конечном итоге, квантового интернета.
Квантовые вычисления помогут в борьбе с глобальным потеплением

Квантовые вычисления способны привести к крупным прорывам, необходимым для решения климатического кризиса. Они могут вывести на новый уровень технологии улавливания углерода, поиска новых видов топлива, батарей, удобрений и не только.

Например, сейчас все пытаются найти новый катализатор, который поможет создать более дешевые электрические батареи. Для этого необходимо протестировать тысячи молекулярных комбинаций, что означает длительные и очень дорогие лабораторные эксперименты методом проб и ошибок (часто с разочаровывающими незначительными улучшениями).

Сегодня для производства аммиака (один из основных компонентов для удобрений) используют водород из природного газа и азот из воздуха. Добыча их сложная, дорогостоящая. Однако есть и «обходной» путь: микробы производят аммиак, извлекая водород из воды и используя фермент, играющий роль биологического катализатора — то есть молекулы, которая запускает и ускоряет химические реакции.

Функцию этого фермента можно воспроизвести с помощью искусственного катализатора, но смоделировать формулу синтетического фермента, обладающего той же стабильностью, что и естественный, с помощью обычных компьютеров на данный момент просто невозможно. Однако в будущем при помощи вычислений на квантовом компьютере можно будет использовать воду вместо природного газа (как источника водорода) и производить аммиак при температуре около 30°С вместо 400°С. То есть фактически симулировать работу фермента на компьютере. Это, в свою очередь, позволит сделать аммиак достаточно дешевым, чтобы начать использовать его, например, в качестве топлива на кораблях. Все эти шаги гарантировано помогут планете вернуться на траекторию 1,5°C.

Конечно, технологии являются важнейшим элементом в борьбе с изменением климата, но сами по себе они не могут решить кризис и полагаться лишь на них все же нельзя. Необходимо, чтобы и сами люди, меняя свои повседневные привычки, вносили посильный вклад в сохранение ресурсов планеты.
Святой грааль науки. Именно так мы назвали квантовый компьютер в статье, которая совсем недавно вышла на Хайтеке. А затем пояснили, что ждать десятки лет совсем не обязательно, чтобы применять квантовые технологии и улучшать качество жизни или эффективность производства. Их применяют уже здесь и сейчас. Но раз вы здесь, то вы это уже и так хорошо знаете :)

Статья интересна еще тем, что в ней мы подробно рассказали про солверы или решатели. Спойлер: это передовая технология в области оптимизации. Но лучше почитайте об этом сами.
Уникальная квантовая конференция!

Сегодня, 15 августа, ведущие физики мира соберутся в Ванкувере на конференции, посвящённой теоретической квантовой физике. Кроме того, на встрече откроют новый Институт Квантовой Гравитации.

Главная цель конференции состоит в том, чтобы изучить теорию квантовой гравитации, одну из величайших загадок науки. В случае успеха, гипотетическая физико-математическая «теория всего» или «единая теория поля» прекратит быть гипотетической :).

Более того, профессор Ф.Стэмп из Университета Британской Колумбии говорит, что открытие теории квантовой гравитации «может привести к возможности путешествий во времени, новым квантовым устройствам и даже новым энергетическим ресурсам, которые помогут нам бороться с изменением климата».

Конференция пройдет с 15 по 19 августа, в ней примут участие два десятка ведущих физиков мира, включая лауреатов Нобелевской премии Джима Пиблза, сэра Роджера Пенроуза и Кипа Торна, известного тем, что разработал оригинальную идею фильма 2014 года «Интерстеллар» (а еще он был близким другом Стивена Хокинга). Лично познакомиться с этими людьми можно 17 августа, так как этот день будет направлен в первую очередь на неученых,. Он будет включать публичные лекции, дебаты и сессии вопросов-ответов. Интересно, а зум версия будет?
Космические технологии шифрования

Новая наземная станция Quantum Optical (OGS) появится в Шотландии для исследования и применения технологии квантового распределения ключей (QKD).

Проект будет обеспечивать защищенный квантовыми технологиями канал связи на межконтинентальных расстояниях через спутник. OGS будет использовать отражающий 70-сантиметровый телескоп для отслеживания спутника на низкой околоземной орбите. В нерабочем состоянии он будет защищен от непогоды роботизированным купольным покрытием. Проект финансирует британская национальная программа квантовых технологий.

Интересно, что совет по исследованиям окружающей среды при правительстве Великобритании (NERC) объявил об отмене финансирования объекта в 2018 году, и он закрылся в 2019 году. Однако сотрудники DSRS, коммерческой наземной станции, работающей на бывшем аэродроме Королевских ВВС, впоследствии приобрели все активы станции, создали новую компанию Dundee Satellite Station Ltd и продолжили проект.
Вышел фильм о путешествиях во времени «Квантовые ковбои»

Джефф Марслетт (сейчас режиссёр, а в прошлом физик) снял анимационный фильм «Квантовые ковбои». Картина разворачивается в разном времени и пространстве и рассказывает о паре друзей, которые ищут искупления на бесконечных временных линиях. Сценарий сочетает теорию квантовой физики и вестерн с головокружительным путешествием.

Некоторые кинематографисты, между прочим, обращаются к квантовой физике и стараются при этом действительно разобраться (или хоть попытаться) в происходящем. Так, Спирос Михалакис, физик-математик из Калифорнийского технологического института, консультировал Marvel в фильмах «Человек-муравей» (2015) и «Человек-муравей и Оса» (2018). Еще он анализировал, как путешествия во времени могут работать в «Мстителях: Финал» (2019) с точки зрения квантовой физики.
Зачем предприятиям Bosch квантово-вдохновлённые алгоритмы?

Испанский стартап, который занимается квантовыми вычислениями, Multiverse Computing объявил о сотрудничестве с заводом электроники Bosch в Мадриде. Совместные усилия будут направлены на оптимизацию процессов и повышение качества, эффективности и производительности завода при помощи квантовых и квантово-вдохновлённых алгоритмов.

Bosch сейчас придерживается своей глобальной стратегии по созданию умных фабрик. Если все пойдет по плану и до конца этого года Bosch увидит (в чем мы не сомневаемся 😉) улучшение производительности оборудования, контроля качества, и повышение общей эффективности, включая управление энергией и отходами, то Multiverse сможет приступить к другим отделениям в глобальной сети Bosch. Напомним, что Bosch имеет в общей сложности 240 производственных предприятий и еще и примерно 440 дочерних.

Все вычисления и настройки производственных процессов сначала происходят на “цифровом двойнике” предприятия. То есть внутри компьютера создается модель всех действий на объекте, а затем запускается алгоритм, который может предсказать, как завод будет работать при различных сценариях.
Военные дроны теперь обладают квантовой защитой

Поставщик автономных систем Blue Bear и Arqit, которая специализируется на квантовом шифровании, продемонстрировали квантово-устойчивую защиту данных на дронах в боевых условиях. Считается, что на небольших беспилотниках это сделано впервые.

В будущем квантовые компьютеры смогут взломать практически любой современный шифр из используемых для защиты передаваемых данных, мы об этом писали тут. Разумеется, меньше всего взлома систем хотят военные: один перехват информации и ее расшифровка здесь может изменить ход целой операции.

Поэтому компании Blue Bear и Arqit использовали так называемые ротируемые симметричные ключи. В симметричном ключе для шифрования и дешифрования сообщений используется один и тот же криптографический код, но при этом ключи так часто меняются, что перехват данных становится практически невозможным.

Чтобы подтвердить безопасность связи, разработчики попытались заполучить данные о целях беспилотника, зашифрованные с использованием технологии Arqit. Никакой утечки информации и слабых мест пока не обнаружили (или нам об этом не говорят).