Die Universität von Chicago bringt den Quantenbeschleuniger auf den Markt

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Die Quantentechnologie versucht, die besonderen Gesetze der Quantenmechanik zu nutzen, um leistungsfähigere Werkzeuge für die Verarbeitung von Informationen zu entwickeln. Quantencomputer sind die schlagzeilentreibendste Form der Technologie, aber Quantenpartikel werden auch eingesetzt, um sicherere Kommunikationsnetze und leistungsfähigere Sensoren für Bildgebung und Messung aufzubauen.

Die Technologie muss Hindernisse überwinden, bevor sie weit verbreitet ist, aber das Tempo des Fortschritts entspricht dem Beginn der Elektronikindustrie David Awschalom, ein Physiker und Professor für Molekulartechnik an der Universität von Chicago, der an der Entwicklung des neuer Beschleuniger, Dualität, neben der University of Illinois und Argonne National Lab.

„Wir stehen vor der Geburt eines neuen Technologiefeldes. Es ist, als wären wir an dem Punkt angelangt, an dem der Transistor erfunden wird “, sagte Awschalom in einem Interview. “Die Leute fangen an, über Systeme, Software und Anwendungen nachzudenken”, und beginnen, Unternehmen zu gründen, sagte er. “Jeden oder jeden zweiten Monat sehen wir etwas auftauchen.”

Bestehende Computer und Kommunikationsnetzwerke speichern, verarbeiten und übertragen Informationen, indem sie in lange Ströme von sogenannten Bits zerlegt werden, bei denen es sich typischerweise um elektrische oder optische Impulse handelt, die eine Null oder Eins darstellen.

Quantenbitsoder Qubits sind Dateneinheiten, die sich grundlegend von den Bits in der heutigen Elektronik unterscheiden. Oft können Atome, Elektronen oder Photonen gleichzeitig als Nullen und Einsen oder an einer beliebigen Position dazwischen existieren, eine Flexibilität, die es ihnen ermöglicht, Informationen auf neue Weise zu verarbeiten. Einige Physiker vergleichen sie mit einer sich drehenden Münze, die sich gleichzeitig in einem Kopf-Schwanz-Zustand befindet.

Qubits sind pingelig und neigen dazu, bei der geringsten Störung, wie z. B. einer geringfügigen Temperaturänderung, nicht mehr zu funktionieren. Aber Unternehmen wie IBM, Google, Honeywell und IonQ machen Fortschritte bei der Nutzung von Qubits für Computer im Frühstadium, auf die einige Benutzer online zugreifen können.

IBM hat jetzt ungefähr 20 Quantencomputer an die Cloud angeschlossen und ist es auch bietet freien Zugang Für etwa die Hälfte von ihnen, damit Forscher und die breite Öffentlichkeit experimentieren können, sagte Bob Sutor, der „Hauptquantenexponent“ des Unternehmens.

Die High-End-Maschinen von IBM stehen zahlenden Kunden zur Verfügung, zu denen ExxonMobil, Goldman Sachs, Daimler und Boeing gehören, sagte Sutor. Große Unternehmen verwenden die Computer, um schwierige Probleme zu lösen, z. B. um bessere chemische Reaktionen zu finden, um neue Materialien herzustellen, oder um den besten Weg zu finden, um Mittel in einem Anlageportfolio zuzuweisen.

IBM plant außerdem, die Maschinen vor Ort bei seinen Kunden zu installieren. Letzte Woche gab das Unternehmen bekannt eine Forschungspartnerschaft im Gesundheitswesen mit der Cleveland Clinic, die die Lieferung eines Quantencomputers an die Labore des Krankenhauses im nächsten Jahr beinhalten wird.

Die Verfügbarkeit der Computer trägt dazu bei, neue Software-Projekte zum Schreiben von Code für die Maschinen in Gang zu setzen. Andere Unternehmer gründen Unternehmen, um Quantensensoren und Kommunikationsgeräte zu entwickeln.

Der Raum Chicago ist bereits ein Zentrum der Quantentechnologieund dient als Basis für drei von acht staatlich finanzierten Quantenforschungszentren, die im vergangenen Jahr ins Leben gerufen wurden. Jetzt will die Stadt ein Zentrum der Start-up-Szene sein.

Der Dualitätsbeschleuniger hofft, das physikalische und technische Know-how seiner Universitätspartner sowie der nahe gelegenen nationalen Labors in Argonne und Fermi nutzen zu können, um kommerzielle Ideen von Doktoranden und anderen zu unterstützen.

Das Accelerator-Programm, das an der Booth School of Business der University of Chicago angesiedelt ist, wird in den nächsten zehn Jahren 20 Millionen US-Dollar investieren, um bis zu 10 Quanten-Start-ups pro Jahr zu unterstützen. Die Unternehmen erhalten Zuschüsse in Höhe von 50.000 USD, Zugang zu Labor- und Büroräumen sowie eine enge Betreuung durch Mitglieder der Fakultät für Wissenschaft und Wirtschaft.

Pranav Gokhale, der kürzlich einen Doktortitel in Informatik von der Universität erhalten hat, hofft, dass sein Software-Start-up einen der Duality Awards erhalten wird. Gokhale gründete die Firma, Super.techmit einem seiner Professoren, Fred Chong, Wer rennt eine vom Bund finanzierte Gruppe Das ist die Entwicklung neuer Algorithmen, Software und Maschinendesigns für Quantencomputer.

Chong sagte, während Quantencomputer zu entstehen beginnen, “gibt es sehr wenig auf der Softwareseite.”

„Zum ersten Mal haben wir echte Hardware, echte Maschinen, die gebaut wurden. Gleichzeitig sind diese Maschinen sehr fehleranfällig “, sagte er. “Obwohl es viel Potenzial gibt, ist es äußerst schwierig, sie dazu zu bringen, echte Probleme zu lösen.”

Die Herausforderung für Softwareentwickler bestehe darin, Programme zu entwickeln, die “für unvollkommene Quantenmaschinen” funktionieren und “die Physik der Maschinen kennen”.

Laut Gokhale umfasst das Ziel von Super.tech die Entwicklung von Software, mit deren Hilfe Energieversorger ihre Energieressourcen am effizientesten zuweisen können. “Ein Energieversorger muss herausfinden, welche Generatoren eingeschaltet werden müssen, um die Nachfrage zu befriedigen”, sagte er. “Sie können sich vorstellen, dass 16 Uhr einen anderen Energiebedarf hat als 4 Uhr morgens, wenn die Menschen schlafen.”

Awschalom sagte, seine eigenen Doktoranden seien kürzlich mit einer Start-up-Idee zu ihm gekommen, über die sie jetzt nachdenken. Ihre Idee für einen neuen Typ von Quantensensor entstand aus der Forschung ihres Labors.

Brian DeMarco, ein Physikprofessor an der Universität von Illinois, Urbana-Champaign, der dazu beigetragen hat, die Dualität in Gang zu bringen, sagte, er betrachte Sensoren als eine der nächstgelegenen Anwendungen für die Quantentechnologie. Die Empfindlichkeit von Qubits könnte sie zu leistungsstarken Werkzeugen für Anwendungen wie den Blick auf die Erde oder den Weltraum von Satelliten oder die Identifizierung neuer unterirdischer Mineralvorkommen machen, sagte er.

Das Interesse der Anleger an diesem Bereich hat zugenommen. Das in Maryland ansässige Unternehmen IonQ, das 2015 von den Physikern Chris Monroe und Jungsang Kim gegründet wurde, hat mehrere zehn Millionen Dollar von verschiedenen Investmentfonds aufgebracht – zuletzt von Breakthrough Energy Ventures, dem von Bill Gates unterstützten Fonds, der in Technologien für saubere Energie investiert .

Breakthrough Energy ist an Quantencomputern interessiert, um neue Materialien für die Kohlenstoffbindung zu finden, sagte Monroe, Chefwissenschaftler bei IonQ angekündigte Pläne an der New Yorker Börse an die Börse gehen.

ColdQuantaDan Caruso, Executive Chairman des Unternehmens, hofft, in naher Zukunft Hunderte von Millionen Dollar an Investorengeldern sammeln zu können, sagte ein weiteres Unternehmen mit Sitz in Boulder, Colorado.

“Ich vergleiche, was gerade mit Quantum los ist, mit dem, was Anfang der 90er Jahre mit dem Internet los war”, sagte er. “Quantum entwickelt sich von etwas, von dem die meisten Menschen noch nichts gehört haben … zu einem raschen Übergang in den Beginn der kommerziellen Phase.”

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