Quantencomputer

cross-posted from: https://feddit.org/post/7653262

Erste Demonstration von verteiltem Rechnen auf modularen Quantencomputern

Geteiltes Quantengatter: Physiker haben erstmals zwei Quantencomputer so verkoppelt, dass sie gemeinsam eine Quantenaufgabe lösten. Dabei wurde ein Quanten-Logikgatter über zwei Meter hinweg „teleportiert“. Es ist der erste Nachweis verteilten Rechnens auf Quantenbasis, wie das Team in „Nature“ berichtet. Im Experiment dienten verschränkte Photonen als Mittler und ermöglichten eine instantane Übertragung der Quanteninformationen. Ein solcher Ansatz könnte die Skalierung künftiger Quantencomputer vereinfachen.

Paper: Distributed quantum computing across an optical network link | PDF

Werbevideo: Introducing Aurora: First modular, scalable and networked quantum computer - Dauer: 2 min

Paper: Scaling and networking a modular photonic quantum computer | PDF

In Aachen installierter Quantenknoten macht den Anfang eines regionalen Quantennetzwerks

Quantendaten werden mobil: In Aachen haben Physiker die erste Keimzelle eines regionalen Quantennetzwerks installiert – einen neu entwickelten Quantenknoten. Er soll die Übermittlung verschränkter Quanten zwischen Quantencomputern in Aachen, Jülich und Bonn ermöglichen. Herzstück des Quantenknotens ist ein Diamant, der Quantendaten von Qubits auf verschränkte Photonen überträgt und diese so mobil macht.

Physiker demonstrieren neuartiges Kühlkonzept für supraleitende Quantencomputer

Wärmemaschine im Quantenmaßstab: Physiker haben einen neuartigen Quantenkühlschrank entwickelt, mit dem sie Quantencomputer-Qubits bis auf Rekordtemperaturen heruntergekühlt haben – auf nur noch 22 Tausendstel Grad über dem absoluten Nullpunkt. Dies bringt die supraleitenden Qubits in ihren Grundzustand und könnte Quantenrechner stabiler und weniger anfällig für Fehler machen, wie das Team in „Nature Physics“ erklärt. Basis des Systems ist der Wärmeaustausch von jeweils drei Quanteneinheiten.

Paper: Thermally driven quantum refrigerator autonomously resets a superconducting qubit | PDF

"Video" (eher FAZ Podcast): "Baby Diamond" heißt der neue Quantencomputer der Goethe-Uni - er ist besonders - Dauer: 35 min

Google versteckt hinter bombastischen Worten, dass ihr sogenannter Quantencomputer Willow immer noch nicht rechnen kann und weit davon entfernt ist.

Älterer Post zum Thema:

• Quantencomputer durchbricht Fehlerschwelle

Wichtiger Fortschritt: Google-Forscher haben erstmals die Fehlerrate eines Quantencomputers unter einen kritischen Schwellenwert gesenkt – die Fehlerrate halbierte sich trotz Verdopplung der Qubitzahl. Dies gilt als wichtige Voraussetzung für die Skalierung von künftigen Quantenrechnern. Der Durchbruch mit dem Quantenchip „Willow“ gelang durch die Kombination mehrerer Daten- und Kontroll-Quantenbits zu logischen Qubits sowie durch verbesserte Auslese-Techniken [...]. Bis zu großskaligen Quantenrechnern sind aber weitere Verbesserungen nötig.

Video: Meet Willow, our state-of-the-art quantum chip - Dauer: 7 min

Paper: unfrei, also kein Open Access | Was bedeutet Open Access?

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Zitat aus dem Artikel:

Trotz intensiver Suche wurde noch kein einziges relevantes Problem gefunden, bei dem der Einsatz von Quantencomputern im Vergleich mit klassischen Methoden sinnvoll wäre

Ein Lichtteilchen als Rechner: Forscher in Taiwan haben einen Computer auf Basis nur eines Photons entwickelt – es ist der kleinste Quantencomputer der Welt. Trotzdem kann dieser optische Quantenrechner komplexe mathematische Aufgaben lösen, beispielsweise die Zerlegung einer Zahl in Primzahlen mithilfe des Shor-Algorithmus. Möglich wird dies, weil das Photon 32 Dimensionen in Form optischer Modi aufweist, die Daten verarbeiten und speichern können. Anders als gängige Quantencomputer kommt der Ein-Photon-Quantenrechner ohne Kühlung aus.

Paper: unfrei, also kein Open Access | Was bedeutet Open Access?

Älterer Post mit einer Einordnung dazu: [Kommentar] Der Nachweis der Quantenüberlegenheit ist Zeitverschwendung

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Google hat laut eigener Aussage erneut ein Problem gefunden, das Quantencomputer meistern, an dem aber die besten Supercomputer scheitern. Diese Forschung ist Zeitverschwendung, kommentiert Manon Bischoff.

Video: Understanding Logical Qubits with Quantinuum - Dauer: 2 min

Weiterführende Links:

• Paper: Demonstration of quantum computation and error correction with a tesseract code | PDF
• Microsoft and Quantinuum create 12 logical qubits and demonstrate a hybrid, end-to-end chemistry simulation
• How Microsoft and Quantinuum achieved reliable quantum computing

Ende der Kryptografie in Sicht? Bisher hält die Datenverschlüsselung der Rechenpower von Quantencomputern stand – doch das könnte sich bald ändern. US-Forscher haben jetzt eine Methode entwickelt, die das quantengestützte Knacken der gängigen RSA-Verschlüsselung schneller und effizienter macht. Statt Millionen von Qubits und fehlerfreien Quantenoperationen wie vom Shor-Algorithmus gefordert, reichen deutlich kleinere, weniger perfekte Quantencomputer. Droht das baldige Ende der RSA-Verschlüsselung?

Paper: Space-Efficient and Noise-Robust Quantum Factoring | PDF

Supraleitende Quantencomputer sind aufwendig anzusteuern. Chinesische Forscher wollen mit einer neuen Idee Millionen Qubits ermöglichen.

tl;dr von ChatGPT:

Forscher der Tsinghua-Universität in Beijing und des chinesischen Nationallabors in Hefei haben einen neuen Mikrowellengenerator für Quantencomputer entwickelt, der direkt in die Kühlkammer integriert wird. Dieser Generator benötigt nur einfache Steuersignale, die über ein kostengünstiges Twisted-Pair-Kabel übertragen werden können, was weniger Wärme erzeugt als herkömmliche Koaxialkabel. Er arbeitet mit einem supraleitenden Quanteninterferenzgerät (SQUID) und einem koplanaren Wellenleiterresonator, um Mikrowellenphotonen zu erzeugen, die ideal für die Interaktion mit Qubits sind. Dies könnte die Effizienz und Skalierbarkeit von Quantencomputern verbessern.

Paper: A cryogenic on-chip microwave pulse generator for large-scale superconducting quantum computing | PDF

Paper: Scalable, high-fidelity all-electronic control of trapped-ion qubits | PDF

Älterer Post zum Thema:

• 56-Qubit-Rechner beweist Quanten-Überlegenheit mit bisher geringster Fehlerquote

Quanten-Supremat: Erneut hat ein Quantencomputer seine Überlegenheit gegenüber Supercomputern bewiesen – diesmal jedoch mit weit geringerer Fehlerquote als bei bisherigen Ansätzen. Der 56-Qubit-Rechner von Quantinuum knackte die Testaufgabe 100x effizienter und mit einer XEB-Zuverlässigkeitsquote von 35 Prozent – Googles „Sycamore“ erreichte 2019 bei der gleichen Aufgabe nur 0,2 Prozent. Möglich wurde dies dank neuer Quantenarchitekturen, die auf Fehlerarmut statt bloßer Erhöhung der Qubit-Zahlen ausgerichtet sind.

Video: Quantinuum System Model H2: 56 Qubits Challenging the World's Best Supercomputers -Dauer: 1 min

Original-Post auf feddit.de vom 12.12.2023.

Doppelter Durchbruch: Zwei Physikerteams ist es erstmals gelungen, Moleküle miteinander zu verschränken und zu kontrollierbaren Quantenbits zu machen. Die ultrakalten Calciummonofluorid-Moleküle wurden dafür einzeln in Laserpinzetten festgehalten und manipuliert. Auch ein erster molekularer Quantenschaltkreis aus zwei Qubit-Paaren gelang, wie die Forschenden in „Science“ berichten. Die Nutzung von Molekülen als Qubits erweitert die Möglichkeiten von Quantencomputern, aber auch anderen Quanten-Anwendungen.

Beide Papers sind unfrei 😠

Original-Post auf feddit.de vom 08.12.2023.

Mehrere Länder haben identische Exportkontrollen und Grenzwerte für Quantencomputer eingeführt. Die wissenschaftliche Grundlage sei unbekannt. Es gehe um die nationale Sicherheit.

New Scientist fragte bei Dutzenden von Ländern nach, was die wissenschaftliche Grundlage für die entsprechenden gesetzlichen Verbote für die Ausfuhr von Quantencomputern sei, aber man teilte ihnen mit, dass dies aus Gründen der nationalen Sicherheit geheim gehalten werde.

Auch wenn es sich vielleicht nach einer Verschwörungstheorie anhört, vermutet der New-Scientist-Autor eine mögliche geheime Absprache oder Diskussion unter den Regierungen. Dies würde erklären, warum identische Exportkontrollen für Quantencomputer eingeführt wurden.

Alternativer Link @archive.org

Diese Ergebnisse sind nicht nur aus Sicht der Quanten-Thermodynamik interessant. Auch für Quantencomputer ist dieses Wissen hilfreich, denn dort müssen Qubits möglichst lange bei tiefen Temperaturen gehalten werden. »Da sich unsere Ergebnisse auf das einfachste Quantensystem beziehen, tritt der Mpemba-Effekt höchstwahrscheinlich auch in größeren Quantensystemen wie Quantencomputern auf. In denen ist es wiederum entscheidend, eine niedrige Temperatur für lange Zeit aufrechtzuerhalten«, schreiben die Forscher in ihrer Veröffentlichung. Der inverse Quanten-Mpemba-Effekt könnte also zum Problem für Quantencomputer werden.

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In München haben Fachleute für Quantencomputing und Hochleistungsrechnen einen Hybriden aus beiden Gebieten geschaffen. Erstmals sei es gelungen, einen Quantenprozessor in einen Supercomputer zu integrieren, erklärten Projektverantwortliche vom Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) und vom finnisch-deutschen Start-up IQM. Erfolgreiche Testläufe hätten gezeigt, dass die beiden Technologien zusammen funktionierten. Das System namens Q-Exa soll demnächst für Forschungszwecke zugänglich gemacht werden.

Pressemitteilung LRZ: Deutschlands erster hybrider Quantencomputer am Leibniz-Rechenzentrum

Update:

Der Autor Yilei Chen hat sein Paper upgedatet und bekannt gegeben, dass Schritt 9 seines Algorithmus einen Fehler enthält, den er nicht beheben kann. Die mathematischen Probleme in Gitternetze bleiben also sicher: "Now the claim of showing a polynomial time quantum algorithm for solving LWE with polynomialmodulus-noise ratios does not hold".