독일의 강력한 연구 기관인 DESY는 고에너지 물리학 분야에서 명성을 얻었지만 CQTA(양자 기술 및 응용 센터)는 양자 과학 분야에서 연구소의 노력을 확장하고 증폭시키는 것을 목표로 합니다. CQTA 대표 칼 얀센 센터의 장기 비즈니스 모델에서 R&D 파트너십의 중요성에 대해 Joe McEntee와 이야기합니다.
물리학에 뿌리를 둔 독일 국립 연구소이자 세계 최고의 가속기 연구 센터 중 하나인 DESY의 과학적 노력은 입자 물리학, 광자 과학, 천체 입자 물리학 및 가속기 물리학의 네 가지 주요 주제에 속합니다. 국내 및 국제 파트너 네트워크를 통해 추구되는 이러한 보완적인 연구 경로는 DESY가 매년 3000개국 이상에서 40명 이상의 초대 과학자를 유치한다는 것을 의미합니다. 이 연구소는 또한 업계에서 모두가 탐내는 R&D 허브이며, 첨단 실험 시설을 통해 유럽의 중소기업과 기성 기술 기업의 혁신 파이프라인에 고유한 추가 기능을 제공합니다.
CQTA 팀은 업계, 학계 및 정부 파트너가 양자 컴퓨터에서 실행할 수 있는 방식으로 문제를 공식화하도록 돕기 위해 왔습니다.
이러한 외부 지향적인 작업 모델은 양자 과학 및 기술 분야에서 DESY의 역량을 구축하려는 초기 R&D 노력을 뒷받침합니다. 목표는 연구실의 다양한 고에너지 물리학 프로그램을 지원하는 동시에 산업 및 상업용 응용 분야에서 모든 종류의 다운스트림 영향을 가능하게 하는 것입니다. 이러한 노력은 브란덴부르크 주에서 €15m의 종자 자금을 지원받아 베를린 외곽에 있는 DESY의 Zeuthen 캠퍼스에 설립된 CQTA(양자 기술 및 응용 센터)를 통해 전달됩니다.
키프로스의 양자 퀘스트
올해 초 DESY의 CQTA 책임자인 Karl Jansen은 연구 및 혁신을 위한 범유럽 자금 조달 기관인 REA(European Research Executive Agency)로부터 2.5만 유로의 학술 의장직을 받았습니다. DESY의 첫 번째 REA 의장인 Jansen은 자금을 사용하여 키프로스 연구소에 양자 컴퓨팅을 위한 새로운 연구 센터를 설립할 예정입니다.
니코시아 외곽에 위치한 QUEST(Quantum Computing for Excellence in Science and Technology) 연구소는 Zeuthen DESY의 CQTA 연구 프로그램과 완전히 연결될 예정입니다. 공동 목표는 양자 컴퓨팅 R&D를 위한 지역 우수 센터를 만들어 키프로스의 연구 역량을 향상시키고, 결과적으로 높은 수준의 양자 과학자 및 엔지니어를 지중해 동부로 유치하는 것입니다.
Jansen은 “QUEST의 REA 의장으로서 Cyprus Institute의 동료들과 협력하여 부교수와 여러 박사후 연구원 및 박사 과정 학생으로 구성된 양자 그룹을 구축하고 있습니다. QUEST의 또 다른 우선순위는 양자 과학 및 공학 분야의 연구 경력을 추구하는 데 관심이 있는 학생들에게 실습 교육을 제공하는 것입니다.”
2022년 XNUMX월에 출범한 CQTA는 양자 컴퓨팅, 양자 재료 및 양자 감지 분야에서 DESY의 기초 과학 프로그램을 활용하려고 합니다. CQTA 책임자이자 DESY 물리학 교수인 Karl Jansen은 "DESY는 양자 R&D 노력을 조정하기 위해 양자 기술 태스크 포스를 마련했으며, CQTA는 양자 컴퓨팅 및 양자 감지의 운영 구현을 위한 초점을 제공합니다."라고 말했습니다. "CQTA의 활동 포트폴리오는 계속 확대되고 있으며 결과적으로 우리가 바라는 것은 양자 컴퓨팅 방법을 통해 '양자 이점'을 명확하게 제공할 수 있는 사용 사례를 식별하는 것입니다."
과학의 양자적 이점
운영 우선순위 측면에서 CQTA의 임무는 여러 가지 주요 트랙을 따라 진행됩니다. 양자 알고리즘 및 방법 개발; DESY의 연구 및 업계 파트너를 위한 양자 컴퓨팅 하드웨어에 대한 액세스를 촉진합니다. 양자 하드웨어의 벤치마킹, 테스트 및 검증; 표준 모델을 넘어서는 "새로운 물리학"을 검색하기 위해 이온 포획 시계를 사용하여 양자 계측 프로그램을 실행합니다. 또한 양자 컴퓨팅의 기본을 이해하려는 초보자를 대상으로 하고 연구 및 산업 분야의 고급 실무자를 대상으로 하는 맞춤형 교육 프로그램도 진행 중입니다.
Fermilab의 SQMS 센터는 '양자 퍼즐'의 모든 측면을 다룹니다.
DESY의 핵심 물리학 프로그램을 지원하는 주요 CQTA 프로젝트가 이미 진행 중인 등 진전은 고무적입니다. 예를 들어 LUXE(Laser Und XFEL Experiment)는 DESY 과학자와 함부르크의 유럽 X선 자유 전자 레이저(Eu.XFEL) 연구원 간의 연구 협력으로, 양자 전기 역학(QED) 프로세스를 연구합니다. "강한 필드 프론티어"라고 합니다(본질적으로 고강도 광학 레이저와 Eu.XFEL의 16.5 GeV 전자 빔의 상호 작용을 조사합니다).
CQTA 연구원들은 입자 추적 재구성에서 패턴 인식을 위한 게이트 기반 양자 컴퓨터의 사용을 조사하기 위해 양자 하드웨어를 배포하면서 LUXE 내에서 원리 증명 연구를 수행하고 있습니다. 희망은 LUXE 내에서 개발된 양자 알고리즘과 방법이 다른 고에너지 물리학 시설의 실험으로 이전되어 과학자들이 엄청난 양의 데이터를 보다 효율적인 방식으로 처리하는 데 도움이 된다는 것입니다.
또 다른 활발한 조사 영역은 양자 알고리즘에 노이즈가 미치는 영향입니다. Jansen은 "오늘날의 양자 컴퓨터는 잡음이 매우 많습니다. 하지만 알고리즘이 매개변수 공간의 한 구석에 '고착'되면 그 잡음이 도움이 될 수 있습니다."라고 말합니다. 즉, 약간의 노이즈를 추가하면 알고리즘이 잘못된 결과에서 검색된 솔루션을 향해 멀어지게 될 수 있습니다(노이즈가 너무 많으면 솔루션이 전혀 발견되지 않는다는 의미이지만). “각각의 경우에 우리가 찾고 있는 것은 '최적 지점'과 최적의 노이즈 양입니다.”라고 Jansen은 덧붙입니다.
업계의 양자적 이점
한편, 양자 컴퓨팅은 이미 신약 발견 및 개발, 물류 최적화, 재무 모델링 등 다양한 산업 응용 분야에서 "파괴자"로 평가받고 있습니다. 이와 관련된 사례 연구는 CQTA의 과학자들과 또 다른 독일 국립 연구소인 Forschungszentrum Jülich 간의 R&D 협력으로, 공항의 "비행 게이트 할당 문제", 특히 인바운드와 공항 간 연결성과 일정을 최대화하는 방법을 조사합니다. 출국 항공편.
CQTA-Jülich 팀은 운영 공항의 데이터를 사용하여 양자 컴퓨팅과의 숨겨진 상관관계를 찾아내고 이를 통해 이러한 문제를 더 빠르고 효율적으로 해결하려고 노력하고 있습니다. 여기서 더 큰 그림은 게이트 할당 문제의 수학적 설명과 솔루션이 교통 관리, 차량 물류 서비스, 대규모 스포츠 행사의 군중 통제 등 산업과 정부가 관심을 갖는 다른 영역에도 적용될 수 있다는 것입니다. Jansen은 "흥미로운 점은 고에너지 물리학 응용을 위해 우리가 개발한 양자 알고리즘과 방법이 많은 산업 문제에 적용될 수 있다는 것입니다. 그 반대의 경우. "
CERN QTI: 양자 혁신을 가속화하기 위해 거대 과학 활용
다소 놀랍게도 CQTA 연구의 또 다른 활동 영역은 음악에 양자 컴퓨팅을 과학, 기술 및 예술적으로 적용하는 것입니다. 2023년 XNUMX월 베를린에서 개최된(그리고 CQTA와 플리머스 대학교가 공동 주최한) 양자 컴퓨팅 및 음악적 창의성에 관한 제XNUMX차 국제 심포지엄에서 알 수 있듯이 음악가와 프로듀서를 위한 창의적이고 상업적인 기회에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 영국). Jansen은 "CQTA에서 충분한 경험을 쌓으면 양자 컴퓨팅에 대해 전혀 모르는 음악가가 악기를 사용하여 완전히 새로운 사운드를 만들 수 있도록 양자 합성기를 구축하는 것이 비전입니다."라고 말합니다.
파트너십 투자
지난 2년 동안 CQTA의 운영 발전에도 불구하고 Jansen과 동료들은 보다 전략적인 방식으로 CQTA의 서비스를 향상시키기 위해 노력해 왔습니다.
수준. 실제로 CQTA는 작년에 IBM Quantum Innovation Center로 승인되어 Fortune 500대 기업, 스타트업, 대학 및 국립 연구소로 구성된 글로벌 R&D 네트워크에 대한 액세스를 제공합니다. 이들 모두는 IBM과 협력하여 양자 컴퓨팅 기술을 발전시키고 응용 프로그램. IBM 제휴는 CQTA가 양자에 관한 모든 것에 대한 전문 기술 컨설팅 및 촉진 서비스 제공업체로 자리매김하고 있다는 점에서 두 배로 중요합니다.
DESY는 양자 컴퓨팅 및 양자 감지를 위한 초점을 제공하는 CQTA와 함께 양자 R&D 노력을 조정하기 위해 양자 기술 태스크 포스를 마련했습니다.
"CQTA 팀은 업계, 학계 및 정부 파트너가 양자 컴퓨터에서 실행할 수 있는 방식으로 문제를 수학적으로 공식화할 수 있도록 돕기 위해 왔습니다."라고 Jansen은 말합니다. "IBM과의 긴밀한 협력 관계를 통해 IBM의 최첨단 양자 하드웨어 및 소프트웨어에 대한 제3자의 요금 기반 액세스를 중재할 수 있으며 양자 컴퓨팅을 통해 복잡한 과학 및 기술 문제를 풀 수 있습니다."
이러한 향상된 가시성과 인지도는 다른 측면에서도 작동합니다. 특히 브란덴부르크 주의 "양자 가속기" 및 지역 허브로서의 CQTA의 역할은 지방 정부가 2019년 말까지 양자 기술을 위한 전 세계적으로 중요한 기반을 구축하려는 의도를 갖고 있다는 것입니다. 10년. Jansen은 "지금은 브란덴부르크 지역의 관련 이해관계자를 연결하고 공통 이니셔티브를 탐색하는 것이 전부입니다. 예를 들어 응용 연구 및 혁신 네트워크뿐만 아니라 양자 인력 구축도 마찬가지입니다."라고 말합니다.
QUANT-NET의 테스트베드 혁신: 양자 네트워크 재구상
CQTA 과학자와 엔지니어가 양자 컴퓨팅을 위한 새로운 응용 프로그램을 계속 탐색하는 동안 Jansen은 이미 브란덴부르크 주 정부, 독일 연방 교육 연구부(BMBF)에서 자금을 지원하는 이니셔티브에 대한 지속 가능한 장기 비즈니스 모델을 찾고 있습니다. ), 유럽 연합의 Horizon 프로그램 및 업계 파트너 네트워크입니다.
Jansen은 "CQTA 사업 계획의 구성 요소는 매우 많이 진행 중입니다."라고 Jansen은 결론을 내렸습니다. "R&D 협력, 응용 과학 컨설팅, 기술 번역 및 상용화를 향한 전환에 중점을 두고 있습니다. 스타트업 벤처.”
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- 출처: https://physicsworld.com/a/collaboration-shapes-prioritization-within-desys-quantum-ecosystem/
