Kurznachrichten von Quantum: 22. November 2023: 

Quantenmaterialsimulation gewinnt den ACM Gordon Bell Prize 2023

Der renommierte Gordon-Bell-Preis wurde vor kurzem vergeben einem Team unter der Leitung der University of Michigan für ihren revolutionären Fortschritt in der Materialmodellierung. Es hat quantenmechanische Genauigkeit in große Systeme gebracht, die die Leistungsfähigkeit heutiger Supercomputer übersteigt. Dieser von Professor Vikram Gavini angeführte Durchbruch schließt die Lücke zwischen Quanten-Vielteilchen-Methoden (QMB) und der Dichtefunktionaltheorie (DFT) und überwindet traditionelle Einschränkungen bei der Modellierung von Quantenwellenfunktionen mehrerer Elektronen. Diese Methode hat erhebliche Auswirkungen auf das computergestützte Design von Materialien in verschiedenen Bereichen, einschließlich der Entwicklung besserer Legierungen, Katalysatoren und Medikamente. Zu ihren bemerkenswerten Erfolgen gehörte die Berechnung der Versetzung in Magnesium mit gelösten Yttriumatomen, an der etwa 620,000 Elektronen beteiligt waren, auf dem Supercomputer Frontier Exascale. Diese Berechnung erreichte eine außergewöhnliche Leistung von 660 Petaflops. Die Anerkennung der Association for Computing Machinery unterstreicht den Beitrag des Teams zur Weiterentwicklung der prädiktiven Modellierung in der Materialphysik und läutet eine neue Ära im Exascale-Computing ein. Das Team, dem Mitglieder der University of Michigan sowie Mitarbeiter des Indian Institute of Science und des Oak Ridge National Laboratory angehören, wurde für seinen mehrjährigen Einsatz und sein Engagement für diese bahnbrechende Arbeit gelobt.

Die Forschung der Universität Warschau macht Fortschritte bei der Beobachtung des Quantenrückflusses in zwei Dimensionen

In einer bedeutenden Studie veröffentlicht in Optica, haben Forscher der Fakultät für Physik der Universität Warschau weisen nach, dass ein einzigartiges optisches Phänomen, das als „azimutaler Rückfluss“ bekannt ist. Unter der Leitung von Dr. Radek Lapkiewicz erreichte das Team dies, indem es zwei im Uhrzeigersinn verdrehte Lichtstrahlen überlagerte, was zu Drehungen gegen den Uhrzeigersinn in den resultierenden dunklen Bereichen führte. Diese Entdeckung, ein optisches Analogon des Quantenrückflussphänomens, hat erhebliche Auswirkungen auf die Untersuchung von Licht-Materie-Wechselwirkungen und erweitert unser Verständnis der Quantenmechanik. Die Forschung, bei der ein hochentwickelter Shack-Hartman-Wellenfrontsensor für detaillierte räumliche Messungen zum Einsatz kam, stellt einen entscheidenden Schritt zur Beobachtung des Quantenrückflusses in zwei Dimensionen dar, mit möglichen Anwendungen in Bereichen, die vom optischen Einfangen bis zur Entwicklung ultrapräziser Systeme reichen Atomuhren.

Forscher nutzen Quantencomputer, um Genbeziehungen vorherzusagen

Forscher der Texas A&M University haben es geschafft ein bedeutender Durchbruch in der Genforschung durch den Einsatz von Quantencomputern, wie in ihrer in veröffentlichten Studie beschrieben npj Quanteninformationen. Das Team nutzte Quantencomputer erfolgreich zur Kartierung von Genregulationsnetzwerken (GRNs) und deckte komplexe Geninteraktionen auf, die zuvor mit herkömmlichen Computermethoden nicht erkannt wurden. Dieser neuartige Ansatz ermöglichte es ihnen, Genbeziehungen genauer vorherzusagen, was tiefgreifende Auswirkungen auf die Human- und Tiermedizin hatte. Die Fähigkeit des Quantencomputings, komplexe Daten wie den gleichzeitigen aktiven und inaktiven Zustand von Genen zu verarbeiten, ermöglicht ein umfassenderes Verständnis darüber, wie Gene sich gegenseitig beeinflussen. Dieser Fortschritt in der Computerbiologie, der eine Brücke zwischen Physik und Biologie schlägt, eröffnet neue Wege zur Erforschung zellulärer Prozesse und Krankheitsmechanismen und kann möglicherweise Ansätze in der medizinischen Forschung und Behandlung verändern.

In anderen Nachrichten, Forbes Artikel: „Quantenkünstliche Intelligenz ist näher als Sie denken“

Eine kürzlich Forbes Artikel behauptet das Die Konvergenz von künstlicher Intelligenz (KI) und Quantencomputing wird die Technologiebranche erheblich verändern und Geschäftsinnovationen revolutionieren. Die rasante Entwicklung der generativen KI, insbesondere seit Ende 2022, hat ihre bemerkenswerten Fähigkeiten bei der Erstellung menschenähnlicher Texte und Grafiken unter Beweis gestellt. Trotz der Fortschritte in der KI ist sie derzeit durch die mit siliziumbasierter Hardware erreichbare Rechenleistung begrenzt. Quantencomputing, eine neue Methode zur Verarbeitung von Informationen aus der Quantenmechanik, verspricht jedoch, diese Einschränkungen zu überwinden. Quantencomputer verwenden Qubits, die sowohl 1 als auch 0 gleichzeitig darstellen können und eine potenziell millionenfach schnellere Verarbeitung bieten als aktuelle Mikrochips. Große Technologieunternehmen mögen IBM, Microsoft, und Google erforschen bereits praktische Anwendungen des Quantencomputings in Bereichen wie Pharmazie, Cybersicherheit und Wettervorhersage. Es wird erwartet, dass die Integration von KI mit Quantencomputern, bekannt als Quantum Artificial Intelligence (QAI), die Fähigkeiten der KI erheblich verbessern und zu einer höheren Geschwindigkeit, Effizienz und Genauigkeit führen wird. Dieser bevorstehende Zusammenschluss wird sich wahrscheinlich auf fast alle Branchen auswirken und Unternehmen dazu zwingen, sich auf diesen bevorstehenden technologischen Wandel vorzubereiten und sich darauf einzustellen.

In anderen Nachrichten, IBM Quantum Blog: „Aktualisierung der Art und Weise, wie wir Quantenqualität und -geschwindigkeit messen“

In einer neuer Blog, IBM Quantum diskutiert zwei neue Metriken, Error Per Layered Gate (EPLG) und CLOPSh, die eingeführt wurden, um die Leistung von Quantenprozessoren mit über 100 Qubits zu messen. Diese Metriken sollen ein umfassenderes Verständnis der Fähigkeiten von Quantenprozessoren ermöglichen und die herkömmlichen Einschränkungen der Quantenvolumenmessung beseitigen. EPLG bietet Einblicke in den durchschnittlichen Fehler für jedes Gatter in Schichtschaltungen und verbessert so das Verständnis der Leistung einzelner Qubits, Gatter und Übersprechen. CLOPSh, eine aktualisierte Version der CLOPS-Metrik (Circuit Layer Operations Per Second), spiegelt reale Hardwarebeschränkungen wider und konzentriert sich auf die parallele Ausführung von Zwei-Qubit-Gattern innerhalb der Systemarchitektur. Diese Innovationen stellen einen bedeutenden Fortschritt beim Benchmarking von Quantencomputern dar, insbesondere im Zeitalter des Quantencomputings im Versorgungsmaßstab.

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• Quelle: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/quantum-news-briefs-november-22-2023-university-of-michigan-researchers-awarded-gordon-bell-prize-university-of-warsaw-research-looks-at-quantum-backflow-texas-am-scientists-combine-quantum-comp/