Quantum Particulars ゲストコラムボーナス記事:「DesqtopMOT で量子原子産業のストーリーを教える」 - Inside Quantum Technology

Brian Siegelwax が、Infleqtion の desqtopMOT の教育的価値について説明します。

By ゲストの著者投稿日: 30 年 2024 月 XNUMX 日

「Quantum Particulars」は、この分野の主要な課題とプロセスを考察する量子の研究者、開発者、専門家への独占的な洞察とインタビューを特集した編集ゲストコラムです。このボーナス記事を書いたのは、ブライアン・シーゲルワックス、焦点を当て抑揚の desqtopMOT、教育者向けの Oqtant プラットフォームの一部。

12月の2023では、変曲点その開始オクタント量子物質サービス。現在、2024 年 XNUMX 月に、Infleqtion は desqtopMOT を開始します。ベンチトップ型冷原子プラットフォーム。教育者として、これらの製品はどちらも生徒の教育と能力向上を支援することを目的としています。したがって、論理的な質問は、自分の教室にはどれを選択すべきかということです。

簡単に言うと、それらは補完的であるということです。実際、これらは 1 つのストーリーの 2 つの部分として考えることができます。

パート 1: desqtopMOT を実際に使ってみる

desqtopMOT は、学生が教育研究室の設定内で量子原子産業の重要なツールを学習できるようにするソフトウェア要素を備えた実践的な物理ハードウェアシステムです。これは、光と物質の相互作用を通じて量子力学を教えるためのプラットフォームです。学生はカリキュラムから理論的背景を学び、desqtopMOT を使用して原子を実験します。彼らはそれを使用して原子サンプルの作成を制御し、仮説を立ててテストします。

desqtopMOT には次のものが含まれます。

真空システム
ルビジウム原子源
ビーム配信光学系とブレッドボード
安定したレーザーシステム
基準分光セル
基本と上級の 2 つの学習レベルを備えた包括的な複数章のカリキュラム
リアルタイム制御を備えたPythonインターフェース（アドバンストモデル）

この実験は原子ベースの計時、量子センシング、量子コンピューティングに応用できるため、学生のスキルを向上させ、雇用適性を向上させることができます。

すべてではありませんが、カリキュラムには次のレッスンが含まれます。
• 冷原子物理学
• 画像処理
• レーザー
• レーザーの冷却とトラップ
• 光学およびフォトニクス
• 量子測定
• 分光法
• 真空工学と科学

desqtopMOT は、生徒に真に没入型の学習体験を提供できるようにします。生徒がよく見えるようにモニターを設置できますが、交代でハードウェアを直接観察することもできます。教室の照明を消すと、レーザー励起によって原子が発する蛍光のおかげで、生徒はトラップ内のルビジウム雲を「見る」ことができます。実験は文字通り彼らの目の前で行われます。

パート 2: Oqtant を使用して量子物質を作成する

量子物質サービス (実際、世界で唯一の量子物質サービス) として、Oqtant はクラウド経由でアクセスできます。生徒に必要なのはインターネットアクセスだけです。スマートフォンから完全にアクセスできるため、学生は必ずしもラップトップを使用する必要はありません。

Oqtant は学生にすでに冷却された原子を提供し、desqtopMOT を抽象化し、超低温系の量子挙動を深く掘り下げることができます。コードなしのポータル、または Oqtant API または OqtAPI (「オクトピ」と発音) と呼ばれる Python API を使用すると、学生は次のことができるようになります。

量子物質の生成を制御する
干渉、コヒーレンス、トンネリング、アトムトロニクス、非線形挙動、重ね合わせ、超流動性などを探索します。
相転移と進化を観察する
仮説を立ててテストする

量子物質に詳しくない読者のために簡単な余談を述べておきます。

磁石を使用すると、レーザー冷却された原子の集合体が超高真空チャンバー内に浮遊します。この冷却技術はノーベル賞を受賞しました。原子が冷えると、原子の一部が凝縮し、同じ量子状態を占め始めます。この量子物質はボース・アインシュタイン凝縮体と呼ばれます（BEC)、巨大原子または超原子と考えることができます。サイズは巨視的であり、単一の波動関数で表され、5 つの実体として動作します。 BEC は、固体、液体、気体、プラズマと並ぶ物質の XNUMX 番目の状態です。

タイムゾーンによっては、Oqtant がリアルタイムで実行される可能性があります。オンラインであり、キューにジョブがない場合、生徒の最初のジョブは約 1 分で実行されます。オフラインの場合、学生はいつでもジョブをキューに入れることができ、Oqtant がオンラインに戻ったときにジョブが順番に実行されます。それによると、よくある質問、スケジュールは次のとおりです。

Oqtant は、米国の祝日と計画的なメンテナンス停止を除き、隔週でオンラインになります。オンライン週間のスケジュールは月曜日から木曜日の午前 10 時から午後 3 時 (UTC-7) です。スケジュールの例外はできるだけ早く発表されます。

オクタントには次のような特徴があります。

Web アプリガイド
オクタントのよくある質問
インタラクティブなツアー
Python API リソース
55分のビデオ
5分のビデオ
87ページの論文
RF蒸発、量子物質、イメージングに関する技術ノート

学生は 10 日に最大 100 件の求人を完全に無料で提出できます。プレミアムジョブを購入すると、この割り当てを XNUMX 日あたり最大 XNUMX ジョブまで増やすことができます。これらのプレミアムジョブはシステム内で優先され、キュー内の空きジョブよりも先に実行されます。チームをセットアップすると、学生がプレミアム割り当てを共有できるようになります。

結論: 学生向けの desqtopMOT の使用

たまたま参加されたら SPIEフォトニクス・ウェスト、彼らは作るでしょう冷たい原子火曜日と水曜日は終日ブース 7207 で desqtopMOT と展示します。各章の長編製品デモンストレーションと第 6 章の実験が両日とも午後 2 時から行われます。研究チームは、いかなる拡大もせずにルビジウム雲を自分の目で「見る」ことができるように、光を照明から守る方法をブレインストーミングしている。

オクタントを探索できますたった今.

一緒に使用すると、生徒は量子原子産業のストーリーを完全に知ることができます。

ブライアン・N・シーゲルワックス独立した量子アルゴリズム設計者です。彼は、量子コンピューティングの分野、特に量子アルゴリズムの設計における貢献で知られています。彼は数多くの量子コンピューティングのフレームワーク、プラットフォーム、ユーティリティを評価し、著書を通じて洞察や発見を共有してきました。シーゲルワックスは作家でもあり、「Dungeons & Qubits」や「Choose Your Own Quantum Adventure」などの本を書いています。彼は量子コンピューティングに関連するさまざまなトピックについて定期的に Medium に執筆しています。彼の仕事には、量子コンピューティングの実際の応用、量子コンピューティング製品のレビュー、量子コンピューティングの概念に関する議論が含まれます。

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ブライアン・シーゲルワックス, 変曲点, オクタント