Công ty nghiên cứu mạnh mẽ DESY của Đức đã tạo nên tên tuổi trong lĩnh vực vật lý năng lượng cao, nhưng Trung tâm Ứng dụng và Công nghệ Lượng tử (CQTA) nhằm mục đích mở rộng – và khuếch đại – những nỗ lực của phòng thí nghiệm trong khoa học lượng tử. Trưởng phòng CQTA Karl Jansen nói chuyện với Joe McEntee về tầm quan trọng của quan hệ đối tác R&D trong mô hình kinh doanh lâu dài của trung tâm
Là phòng thí nghiệm quốc gia của Đức bắt nguồn từ vật lý và là một trong những trung tâm nghiên cứu máy gia tốc hàng đầu thế giới, nỗ lực khoa học của DESY thuộc bốn chủ đề chính: vật lý hạt, khoa học photon, vật lý hạt thiên văn và vật lý máy gia tốc. Những con đường nghiên cứu bổ sung đó, được theo đuổi với mạng lưới các đối tác trong nước và quốc tế, có nghĩa là DESY thu hút hơn 3000 nhà khoa học khách mời từ hơn 40 quốc gia mỗi năm. Phòng thí nghiệm cũng là một trung tâm R&D đáng thèm muốn của ngành công nghiệp, các cơ sở thử nghiệm hàng đầu của nó mang đến sự bổ sung độc đáo cho quá trình đổi mới của các doanh nghiệp vừa và nhỏ cũng như các công ty công nghệ lâu đời ở Châu Âu.
Nhóm CQTA sẵn sàng giúp đỡ các đối tác trong ngành, học thuật và chính phủ giải quyết các vấn đề của họ theo cách mà họ có thể chạy trên máy tính lượng tử
Mô hình làm việc hướng ngoại đó củng cố nỗ lực R&D non trẻ đang tìm cách xây dựng dựa trên khả năng của DESY trong khoa học và công nghệ lượng tử. Mục tiêu: hỗ trợ chương trình vật lý năng lượng cao đa dạng của phòng thí nghiệm, đồng thời cho phép thực hiện tất cả các loại tác động xuôi dòng trong các ứng dụng công nghiệp và thương mại. Những nỗ lực đó được chuyển thông qua Trung tâm Ứng dụng và Công nghệ Lượng tử (CQTA), được thành lập tại cơ sở Zeuthen của DESY ở ngoại ô Berlin với nguồn tài trợ ban đầu trị giá 15 triệu euro từ bang Brandenburg.
CÂU HỎI lượng tử ở Síp
Đầu năm nay, Karl Jansen, người đứng đầu CQTA của DESY, đã được trao tặng Chủ tịch Học thuật trị giá 2.5 triệu euro từ Cơ quan Điều hành Nghiên cứu Châu Âu (REA), một cơ quan tài trợ toàn Châu Âu cho nghiên cứu và đổi mới. Jansen, Chủ tịch REA đầu tiên của DESY, sẽ sử dụng nguồn tài trợ để thành lập một trung tâm nghiên cứu mới về điện toán lượng tử tại Viện Síp.
Phòng thí nghiệm Điện toán QUantum cho Khoa học và Công nghệ Xuất sắc (QUEST), nằm ở ngoại ô Nicosia, sẽ được kết nối hoàn toàn với chương trình nghiên cứu CQTA tại DESY ở Zeuthen. Mục tiêu chung: nâng cao năng lực nghiên cứu ở Síp bằng cách tạo ra một trung tâm xuất sắc trong khu vực về R&D điện toán lượng tử, từ đó thu hút các nhà khoa học và kỹ sư lượng tử cấp cao đến Đông Địa Trung Hải.
Jansen cho biết: “Với tư cách là Chủ tịch REA của QUEST, tôi đang làm việc với các đồng nghiệp tại Viện Síp để thành lập một nhóm lượng tử bao gồm một phó giáo sư cũng như một số nghiên cứu sinh sau tiến sĩ và tiến sĩ. Một ưu tiên khác của QUEST là cung cấp đào tạo thực hành cho những sinh viên muốn theo đuổi sự nghiệp nghiên cứu về khoa học và kỹ thuật lượng tử.”
Ra mắt vào tháng 2022 năm XNUMX, CQTA tìm cách khai thác các chương trình khoa học cơ bản của DESY trong điện toán lượng tử, vật liệu lượng tử và cảm biến lượng tử. Karl Jansen, người đứng đầu CQTA và là giáo sư vật lý tại DESY, cho biết: “DESY đã thành lập một lực lượng đặc nhiệm công nghệ lượng tử để điều phối nỗ lực R&D lượng tử của mình, trong đó CQTA cung cấp đầu mối để triển khai vận hành điện toán lượng tử và cảm biến lượng tử”. “Danh mục hoạt động của chúng tôi tại CQTA đang ngày càng mở rộng và điều chúng tôi hy vọng đạt được là xác định được các trường hợp sử dụng mà chúng tôi có thể mang lại rõ ràng 'lợi thế lượng tử' thông qua các phương pháp điện toán lượng tử."
Lợi thế lượng tử trong khoa học
Về các ưu tiên hoạt động, nhiệm vụ của CQTA đi theo một số hướng chính: phát triển các thuật toán và phương pháp lượng tử; tạo điều kiện tiếp cận phần cứng điện toán lượng tử cho các đối tác nghiên cứu và công nghiệp của DESY; đo điểm chuẩn, kiểm tra và xác minh phần cứng lượng tử; và chạy một chương trình đo lượng tử sử dụng đồng hồ ion bị bẫy để tìm kiếm “vật lý mới” ngoài Mô hình Chuẩn. Ngoài ra còn có một chương trình đào tạo tùy chỉnh đang được triển khai để phục vụ những người mới bắt đầu muốn nắm bắt những kiến thức cơ bản về điện toán lượng tử, cũng như nhắm đến những người thực hành nâng cao trong nghiên cứu và công nghiệp.
Trung tâm SQMS của Fermilab giải quyết mọi khía cạnh của 'câu đố lượng tử'
Tiến bộ rất đáng khích lệ, với các dự án CQTA hàng đầu đã được tiến hành để hỗ trợ các chương trình vật lý cốt lõi của DESY. Ví dụ, Thí nghiệm Laser Und XFEL (LUXE) là sự hợp tác nghiên cứu giữa các nhà khoa học DESY và các đối tác của họ tại Laser điện tử tự do tia X châu Âu (Eu.XFEL) ở Hamburg để nghiên cứu các quá trình điện động lực học lượng tử (QED) ở mức- được gọi là “biên giới trường mạnh” (về cơ bản là thăm dò sự tương tác của laser quang học cường độ cao và chùm tia điện tử 16.5 GeV của Eu.XFEL).
Về phần mình, các nhà nghiên cứu CQTA đang tiến hành các nghiên cứu chứng minh nguyên lý trong LUXE, triển khai phần cứng lượng tử để điều tra việc sử dụng máy tính lượng tử dựa trên cổng để nhận dạng mẫu trong quá trình tái tạo vết hạt. Hy vọng rằng các thuật toán và phương pháp lượng tử được phát triển trong LUXE sẽ có thể áp dụng cho các thí nghiệm tại các cơ sở vật lý năng lượng cao khác, giúp các nhà khoa học xử lý lượng dữ liệu khổng lồ theo cách hiệu quả hơn.
Một lĩnh vực nghiên cứu tích cực khác là tác động của nhiễu trong thuật toán lượng tử. Jansen nói: “Các máy tính lượng tử ngày nay rất ồn ào, nhưng tiếng ồn đó có thể hữu ích nếu một thuật toán bị 'kẹt' trong một góc của không gian tham số”. Nói cách khác, việc thêm một số nhiễu có thể khiến thuật toán tránh khỏi kết quả sai để hướng tới giải pháp được tìm kiếm (mặc dù quá nhiều nhiễu sẽ có nghĩa là không tìm thấy giải pháp nào cả). Jansen cho biết thêm: “Điều chúng tôi đang tìm kiếm trong mỗi trường hợp là 'điểm phù hợp' và lượng tiếng ồn tối ưu.
Lợi thế lượng tử trong công nghiệp
Trong khi đó, điện toán lượng tử đã được quảng cáo là “kẻ đột phá” trong một loạt ứng dụng công nghiệp, bao gồm khám phá và phát triển thuốc, tối ưu hóa hậu cần và mô hình tài chính. Một trường hợp điển hình về vấn đề này là sự hợp tác R&D giữa các nhà khoa học tại CQTA và Forschungszentrum Jülich, một viện nghiên cứu quốc gia khác của Đức, xem xét “vấn đề phân công cổng bay” tại các sân bay – và cụ thể là cách tối đa hóa khả năng kết nối và lập kế hoạch giữa các chuyến bay đến và đi. các chuyến bay xuất cảnh.
Sử dụng dữ liệu từ một sân bay đang hoạt động, nhóm CQTA-Jülich đang cố gắng tìm ra những mối tương quan tiềm ẩn với điện toán lượng tử và bằng cách đó, giải quyết những vấn đề này nhanh hơn và hiệu quả hơn. Bức tranh lớn hơn ở đây là mô tả toán học và lời giải của bài toán ấn định cổng cũng có thể được áp dụng cho các lĩnh vực khác mà ngành công nghiệp và chính phủ quan tâm, bao gồm quản lý giao thông, dịch vụ hậu cần đội xe và kiểm soát đám đông tại các sự kiện thể thao lớn. “Điều thú vị,” Jansen lưu ý, “là các thuật toán và phương pháp lượng tử mà chúng tôi đã phát triển cho các ứng dụng trong vật lý năng lượng cao có thể áp dụng được cho nhiều vấn đề công nghiệp – và ngược lại".
CERN QTI: khai thác khoa học lớn để tăng tốc đổi mới lượng tử
Điều đáng ngạc nhiên là, một lĩnh vực hoạt động khác của nghiên cứu CQTA liên quan đến các ứng dụng khoa học, kỹ thuật và nghệ thuật của điện toán lượng tử trong âm nhạc. Ở đây ngày càng có nhiều mối quan tâm xung quanh các cơ hội sáng tạo và thương mại dành cho các nhạc sĩ và nhà sản xuất, bằng chứng là Hội nghị chuyên đề quốc tế lần thứ hai về Máy tính lượng tử và Sáng tạo âm nhạc, được tổ chức tại Berlin vào tháng 2023 năm XNUMX (và được đồng tổ chức bởi CQTA và Đại học Plymouth, Vương quốc Anh). Jansen cho biết: “Sau khi chúng tôi có đủ kinh nghiệm tại CQTA, tầm nhìn là xây dựng một bộ tổng hợp lượng tử để các nhạc sĩ không biết gì về điện toán lượng tử có thể sử dụng nhạc cụ này để tạo ra âm thanh hoàn toàn mới.”
Đầu tư vào quan hệ đối tác
Bất chấp tiến độ hoạt động của CQTA trong hai năm qua, Jansen và các đồng nghiệp cũng đang nỗ lực nâng cao khả năng cung cấp của CQTA theo hướng chiến lược hơn.
mức độ. Thật vậy, CQTA đã được chấp nhận vào năm ngoái với tư cách là Trung tâm Đổi mới Lượng tử của IBM, mở ra khả năng tiếp cận mạng lưới R&D toàn cầu của các công ty Fortune 500, các công ty khởi nghiệp, trường đại học và phòng thí nghiệm nghiên cứu quốc gia, tất cả đều hợp tác với IBM để thúc đẩy các công nghệ điện toán lượng tử và các ứng dụng. Sự hợp tác với IBM có ý nghĩa gấp đôi vì CQTA đang tự định vị mình là nhà cung cấp các dịch vụ hỗ trợ và tư vấn kỹ thuật chuyên nghiệp cho mọi thứ lượng tử.
DESY đã thành lập một nhóm đặc nhiệm công nghệ lượng tử để điều phối nỗ lực R&D lượng tử của mình, trong đó CQTA cung cấp đầu mối cho điện toán lượng tử và cảm biến lượng tử
Jansen lưu ý: “Nhóm CQTA có mặt ở đây để giúp các đối tác trong ngành, học thuật và chính phủ hình thành các vấn đề của họ về mặt toán học theo cách mà chúng có thể chạy trên máy tính lượng tử”. “Mối quan hệ hợp tác chặt chẽ của chúng tôi với IBM có nghĩa là, bằng cách mở rộng, chúng tôi có thể dàn xếp quyền truy cập có tính phí cho các bên thứ ba vào phần cứng và phần mềm lượng tử tiên tiến của IBM – giải quyết các vấn đề khoa học và công nghệ phức tạp thông qua điện toán lượng tử.”
Khả năng hiển thị và nhận biết nâng cao đó cũng có tác dụng ở các khía cạnh khác – không kém phần quan trọng, vai trò của CQTA với tư cách là “máy gia tốc lượng tử” và trung tâm khu vực ở bang Brandenburg, nơi chính quyền địa phương có ý định tạo ra một cơ sở có ý nghĩa toàn cầu cho công nghệ lượng tử vào cuối năm nay. thập kỷ. Jansen cho biết: “Ngay bây giờ, tất cả là về việc kết nối các bên liên quan có liên quan trong khu vực Brandenburg và khám phá các sáng kiến chung – chẳng hạn như xây dựng lực lượng lao động lượng tử cũng như mạng lưới nghiên cứu ứng dụng và đổi mới.”
Những cải tiến đã được thử nghiệm của QUANT-NET: hình dung lại mạng lượng tử
Trong khi các nhà khoa học và kỹ sư của CQTA tiếp tục khám phá các ứng dụng mới cho điện toán lượng tử, Jansen đang tìm kiếm một mô hình kinh doanh lâu dài bền vững cho sáng kiến này, hiện được tài trợ bởi chính quyền bang Brandenburg, Bộ Giáo dục và Nghiên cứu Liên bang Đức (BMBF). ), chương trình Horizon của Liên minh Châu Âu và mạng lưới các đối tác trong ngành.
Jansen kết luận: “Các yếu tố cơ bản trong kế hoạch kinh doanh của CQTA đang được tiến hành rất nhiều,” với sự nhấn mạnh vào hợp tác R&D, tư vấn khoa học ứng dụng và nhiều khả năng là chuyển hướng sang dịch thuật công nghệ và chuyển đổi thương mại. các dự án khởi nghiệp.”
- Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
- PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
- Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
- PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
- nguồn: https://physicsworld.com/a/collaboration-shapes-prioritization-within-desys-quantum-ecosystem/
