Wir sprechen darüber, wer bereits Quantencomputer in der Cloud einsetzt und welche Initiativen von Regierungen zur Unterstützung der Quantencomputerbranche gefördert werden.
/ Flickr / Steve Jurvetson / CC BY / Foto bearbeitetWer nutzt Quantencomputer in der Cloud?
Große Unternehmen wie Google, IBM, Intel und eine Reihe kleiner IT-Unternehmen wie D-Wave und Rigetti Startup erstellen ihre Quantencomputer. Einige von ihnen bieten Universitäten und Forschungseinrichtungen Zugang zu ihren Lösungen. Die Cloud-Infrastruktur hilft ihnen dabei. Beispielsweise haben
IBM und
Alibaba den Zugriff auf
20-Qubit- bzw. 11-Qubit-Computer eröffnet. Für die Installation werden die Cloud-Plattformen IBM Q und Alibaba Cloud verwendet. Ziel dieser Initiativen ist es, Ingenieuren dabei zu helfen, mit komplexen Modellen des maschinellen Lernens und verschiedenen Modellen realer Phänomene zu arbeiten:
von Klimamodellen bis zur Modellierung der Finanzmärkte.
Das kanadische Unternehmen D-Wave Systems hat außerdem seinen Cloud-Service
gestartet . Ihre Kunden erhalten pro Minute und Monat Zugang zu Quantencomputern. Dies scheint ein wenig zu sein, aber nur wenige Millisekunden reichen aus, damit eine Quantenmaschine eine Reihe von Aufgaben erledigen kann. Wir sprechen über die Faktorisierung großer Zahlen und Gebäuderouten - klassische Computer verbringen Tage und Wochen mit solchen Berechnungen.
Mehrere Unternehmen nutzen bereits die Funktionen des D-Wave-Systems. Zum Beispiel verwendete Airbus Qubit-basierte Computer, um neue Flugzeuge zu erstellen - es war möglich, die erforderlichen Berechnungen viermal schneller als auf herkömmlichen Computern durchzuführen. Volkswagen
wandte sich an Quantencomputer, um unbemannte Fahrzeugsteuerungsalgorithmen zu entwickeln.
Es sind nicht nur IT-Unternehmen, die an der Entwicklung und Förderung von Quantencomputern beteiligt sind (beispielsweise hat IBM
eine Community von Entwicklern von Software für Quantencomputer gebildet). Viele Regierungen beginnen, spezielle Finanzinitiativen und Gesetze zur Entwicklung der Quantenindustrie zu fördern. Wir werden später über einige von ihnen sprechen.
US Quantum Initiative
Mitte Dezember letzten Jahres
verabschiedete der US-Senat
ein Gesetz zur Gründung der National Quantum Initiative (NQI). Ziel des neuen Gesetzes ist es, Unternehmen und Forschungsinstitute zu unterstützen, die an der Schaffung von Quantencomputern und Netzwerken arbeiten. Der NQI-Plan ist auf zehn Jahre ausgelegt, und 1,2 Milliarden Dollar werden für seine Umsetzung bereitgestellt.
/ Flickr / IBM Research / CC BY-NADas Projekt sieht den Bau von zwei bis fünf neuen Forschungszentren für die Erforschung von Quantentechnologien vor. Das US-Energieministerium wird dafür verantwortlich sein. Es wird auch die Forschung finanzieren - jedem Zentrum werden jährlich 25 Millionen US-Dollar zugewiesen. Das Geld wird auch für die Entwicklung von Bildungsprogrammen für Spezialisten auf dem Gebiet der Quantenentwicklung verwendet. Die US National Science Foundation wird ein spezielles Bildungsprogramm für Studenten vorbereiten.
Verantwortlich für die Umsetzung der geplanten Projekte
wird eine speziell geschaffene Stelle sein - das National Quantum Coordination Office. Die Mitarbeiter werden die Forschungsprogramme überwachen und sich mit Beratungsfragen befassen.
Initiativen aus anderen Ländern
Programme zur Entwicklung der Quantencomputerindustrie wurden auch in der Europäischen Union, in China und in Russland erstellt. In Europa
startete 2016 die Quantum Flagship Initiative. Die Regierung und die EU-Mitgliedstaaten haben eine Milliarde Euro für die Unterstützung von zwanzig Projekten im Bereich Quantencomputer bereitgestellt. Darüber hinaus wird das Geld nicht nur für die Erstellung von Computern verwendet. Das Quanten-Flaggschiff umfasst Bereiche der theoretischen Physik sowie der Quantenmetrologie und -kommunikation.
Ein Beispiel für finanzierte Projekte ist
QMiCS von Oxford Instruments. Ziel ist es, ein drahtloses Netzwerk zwischen Quantengeräten zu schaffen.
Außerdem
wurden zwei Atos-Projekte finanziert. Die erste Aufgabe besteht darin, einen 50-Qubit-Quantencomputer auf der Basis von
Ionenfallen zu erstellen, einer der häufigsten und
stabilsten Arten von Qubits. Das Ziel des zweiten Projekts ist es, ein System von 500 Quantenbits zu
simulieren . Bisher wurde nur ein 60-Qubit-Computer modelliert.
Das Gebiet des Quantencomputers entwickelt sich auch in China. 2016 begann das Land mit dem Bau eines neuen Forschungslabors - die chinesische Regierung stellte dafür rund eine Milliarde Dollar zur Verfügung. Das wissenschaftliche Zentrum wird 2020 seinen Betrieb aufnehmen.
Frühere finanzielle Unterstützung durch die Regierung half chinesischen Wissenschaftlern, ihre ersten Erfolge im Quantencomputer zu erzielen. 2016 startete ein Forscherteam einen Satelliten in die Umlaufbahn, in dem Kommunikationskanäle durch
Quantenverschlüsselung geschützt werden. Diese Technologie wird auch in terrestrischen Netzen eingesetzt: Zwischen Peking und Shanghai wurde ein Quantenkommunikationskanal mit einer Länge von rund 2.000 Kilometern angelegt.
/ Flickr / IBM Research / CC BY-NDSie sind auch am Quantencomputer in Russland beteiligt. Im Februar 2018 gründeten mehrere Organisationen - die Advanced Research Foundation, die Vnesheconombank, die Moskauer Staatsuniversität und die Digital Economy ANO -
ein Quantenkonsortium, dessen Aufgabe es ist, bis 2021 einen 50-Qubit-Computer zu entwickeln.
Die Moskauer Staatliche Universität war zuvor mit Quantencomputern verbunden. 2017 erhielt die Universität
ein Stipendium zur Schaffung eines Zentrums für Quantentechnologien. Ziel ist die Entwicklung eines Quantendatenverschlüsselungssystems.
Die ITMO-Universität ist auch in diesem Bereich tätig: 2017 stellte die Regierung 160 Millionen Rubel für ein gemeinsames Projekt der Universität und der Telekommunikationsunternehmen bereit.
Perspektiven für Finanzprojekte
Der Gesetzentwurf der amerikanischen Regierung wurde von großen IT-Unternehmen wie Microsoft unterstützt. Laut Vertretern des Unternehmens ist staatliche Unterstützung erforderlich, um zuverlässige Multi-Qubit-Chips zu erstellen, die keine Fehler bei den Berechnungen berücksichtigen.
„Dies ist eine der wichtigsten Aufgaben in der Branche. Je mehr Qubits der Prozessor enthält, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie sich gegenseitig beeinflussen und Störungen verursachen “, sagt Sergey Belkin, Entwicklungsleiter bei 1cloud.ru . - Bisher ist es niemandem gelungen, den Nullwert der Fehler zu erreichen. Und das hindert uns daran, die Rechenleistung von Quantenmaschinen zu erhöhen. “
Gleichzeitig werden staatliche Mittel Organisationen helfen, die nicht alle für die Erforschung von Quantentechnologien erforderlichen Geräte bezahlen können.
Dank der Unterstützung der Regierung haben chinesische Unternehmen erhebliche Fortschritte bei der Quantenverschlüsselung erzielt. Es wird erwartet, dass sich die Quantenkryptographie in den Vereinigten Staaten bald intensiv entwickeln wird.
Prognosen zufolge wird das neue amerikanische Gesetz die Entwicklung von Standards für Quantenverschlüsselungsalgorithmen beschleunigen, und bis 2024 kann die Technologie in Webdiensten implementiert werden.
Staatliche Mittel werden zur Entwicklung von Quantentechnologien in Russland beitragen. Es ist zu erwarten, dass von staatlichen Institutionen geförderte Projekte schließlich große Quantennetzwerke aufbauen und Multi-Quanten-Chips entwerfen werden.
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