СъдържаниеЗа редактора Реализиране на компютъра Усъвършенстване на високопроизводителни изчислителни програми Quantum в IARPANIST е лидер в изследванията на QIAамериканско лидерство в квантовата технология Приложение A: Квантов алгоритъм Zoo-math
nist gov
икономически двигатели за 21-ви век и които няма да се развият естествено от сегашната търговска дейност. OSTP възнамерява да ангажира академичните среди, индустрията и правителството през следващите месеци към дискутивност и в двете области, да обменя мнения относно ключови нужди и възможности и да обмисля как да поддържа жизненост и стабилни национални екосистеми за научни изследвания и развитие на QIs и за високопроизводителни изчисления. Тези разговори ще предложат възможност за обсъждане на механизми за деинституционални граници, образование и обучение на работната сила, както и трансфер на технологии и знания Алтаф Х (Тоф)Карим е помощник-директор за изследователска инфраструктура atite House officeНаука и Технологична политика
Уилям Т (Тим) Полк е помощник-директор по киберсигурността в Службата за политика в областта на науката и технологиите на Белия дом Ерин Шулман е политически съветник на началника на персонала в Службата за политика в областта на науката и технологиите на Белия домИзточникhttps://obamawhitehousegov/blog/2016/ 26.07/realizing-potential-quantum-information-scietand-advancing-high-perfor
Квантова комуникация Квантова информация и технологии през 20-ти век: квантовата механика от една страна и компютърно-базираната информационна наука Една от фундаментално важните изследователски области, включени в науката за квантовата информация, са квантовите комуникации, които се занимават с обмена на информация, кодирана в квантови състояния на материя или квантови битове (известни като кубити) между близките и През юли 2016 г. Националният съвет за наука и технологии към Изпълнителния офис на президента, в доклад, озаглавен „Напредък на квантовата информационна наука: Национални предизвикателства и описана квантова информационна наука (QIS) е“ основополагаща наука, с понастоящем предвидени приложения (които) включват сензори и метрология, комуникационна симулация и високопроизводителни изчисления" Докладът също така изтъква конкретно, че квантовата комуникация, способността за предаване на информация, кодирана в квантови състояния на светлина или материя, в момента е активна област на развитие" Докладът също така посочва, че "В по-дългосрочен план квантовите мрежи ще свързват разпределени квантови сензори, за да позволят предаване на квантова информация на дълги разстояния"
Освен това се посочва, че решенията "могат да спечелят постоянно внимание и подкрепа, да се появят в рамките на 5 до 10 години. Инициатива проектът Ouantum Communication в него извършва фундаментални изследвания върху създаването, предаването, взаимодействието, съхранението, обработката и измерването на оптични кубити - квантовите състояния на фотони Особено внимание се отделя на прилагането на това изследване към бъдещи квантови информационни технологии. Нашите постижения включват системи за високоскоростно квантово разпределение на ключове (QKD) за сигурни комуникационни широчинни единични снимки за технологии за еднофотонно честотно преобразуване за свързване на стационарни кубити във видимата лента с летящи кубити в телекомуникационните ленти. единични фотонни детектори и спектрометри със свръхвисока чувствителност за телекомуникациите Нашата текуща изследователска програма е фокусирана върху разработването и внедряването на квантови повторители, квантовият повторител позволява квантов обмен на информация между две отдалечени квантови системи Квантовият повторител се използва за разширяване на оперативните дистанционни комуникации като добре или бъдещи квантови мрежи Нашите текущи Изследването има за цел да разработи и внедри и характеризира основните градивни елементи за квантови ретранслатори, включително източници на единични фотонни двойки, квантови памети и квантови интерфейси, които могат да бъдат практични и мащабируеми, когато са интегрирани интеграционна система Фигурата показва
Вътрешни SPDC фотонни двойкиCollaboration1535/1570nminterface/BandwidthFreq conversion“NNarrowinterface/1310FWM photonQuantum memory/Freq conversionpairs Цезиеви атомни системни двойки близо до 895 nm895nmBell състояние измерване895nmBandwidthSPDC фотонни двойкиСтеснениеTeleportation1310nm13 10/895mmИнтерфейс/711nmFreq преобразуванеВъншно сътрудничествоQuantuDiamond-базирани Bandwidthфотонни източнициИнтерфейс/Freg преобразуванеQuantumBandwidthStoragesourcesinterface инженерно измерванефигурата показва пътната карта на нашия проектВ обобщение, ние извършваме изследвания и развитие (R&D) на квантови ретранслатори и поддържащи технологии за измерване Нашата грешка преодолява пропастта между фундаменталните квантови изследвания и практическите приложения в индустриите и комерсиализацията Нашата R&D е насочена към насърчаване на иновациите в САЩ, индустриалната конкурентоспособност и подобряване на сигурността на нациите
За повече информация се свържете с ръководителя на проекта д-р Xiao Tang За повече информация относно програмата ItlQuantum Information, моля, изберете връзката „ITL Quantum Information Programurnal papersO Slattery, L Ma, P Kuo и Xidth източник на силно неизродени фотонни двойки за квантови повторители от къса единична резонансна кухина Applied Physics B,121, 413419(2015)g-Su Kim, Oliver Slattery, Paulina s KIith непрекъсната вълна многомодова кохерентна светлина, Optics Express, том 22, брой 33611-3620(2014
O Slattery, L Ma, P Kuo, Y Kim и X Tang, „Frequency correlated biphotorspectroscopy using tunable upconversion detector, Laser Phys Lett 10 075201(2013)4 Yong-Su Kim, Oliver Slattery, Paulina s Kuo и Xiao Tang, " Условия за двухотонова интерференция с кохерентни импулси, Physical review A 87, 063843(2013)5 Paulina s Kuo, Jason S Pelc, Oliver Slattery, Yong-Su Kim, M M Fejer и XiTang, " Reducing noise in single - преобразуване на честота на фотони, "Optics Letters Vol386 Paulina sKuo, Oliver Slattery, Yong-Su Kim, Jason S Pelc, Martin M Fejer и XiaoTang, "Spectral response of an upconversion detector and spectrometer, Optics Express, Vol21, Issue 19, pp22523( 20137 L Ma, O Slattery и X Tang, „Повишаване на честотата на единичен фотон и неговите приложения, Physics Reports, Vol 521(2)69-94, (2012) 8 J Pelc, P Kuo, O Slattery, L Ma, X Tang , „Двуканален детектор при 13 микрона“, Optics Express, Vol 20(17), 19075(2012)ps, C Langrock, Q Zhang, O Slattery, X Tang, M Fejer, „Long550 nm: performance andOptics Express, vol19( 22,21445-2145620l1)10 M Rakher, L Ma, O Slattery, X Tang и K
Srinivasan, ""Симултанна транслация на дължина на вълната и амплитудна модулация на единични фотони от квантова точка, Physicaleview Letter, Vol 107, 083602 (2011)L Ma, M Rakher, M Stevens, O Slattery, K Srinivasan и X Tang, Temportons след freOptics Express, ve2 L Ma, J Bienfang, O Slattery и X Tang, "Up-conversion single-photon detectorusing multi-wavelength sampling техники, "Optics Express, Vol 19(6), 5470-54793 M Rakher, L Ma (съавтор), O Slattery, X Tang и Ktransduction of telecommunications-band single photonsquantum dot byfrequency upconversion, Nature Photonics, Vol 4, 786-doi:101038/ photon2010221(20L Ma o slattery and X Tang "Единично фотонно ниво spectrumfrequency up-CeLaser ph15 L Yan, L Ma и X Tang, "" Bragg-Grating Enhanced Narrow-Band SpontaneousParametric Down Conversion, Optics Express, том 18(6), 2556-2559(2010)L Ma, O Slattery и x Tang , Откриване и комуникационни ленти на спектрални единични фотони с помощта на технология за преобразуване нагоре, " Лазерна физика, том 7 L Ma, O Slattery, T Chang и x Tang, " Недегенериран последователен бипериодично полюсен във времето KTp вълновод, Optics Express, том 17 (18), 15799-15807(2009)L Ma, O Slattery и X Tang, „Експериментално изследване на инфрачервен спектрометър с висока чувствителност с детектор за преобразуване на вълновод, Optics Ex7(16),14395-14404(2009)
L Ma, A Mink и X Tang, High Speed Quantum Key Distribution over Optical Fiberetwork System, Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology, VolI14(3),149-177,(2009)20 L Ma, S Nam, H Xu, B Baek, T Chang, O Slattery, A Mink и X Tang, 1310 nm диференциална QKD система с фазово изместване, използваща свръхпроводящи единични фотонни детектори, NewJournal of Physics, том 11, 054020, (2009)21 A Mink, J Bienfang , R Carpenter, L Ma, B Hershman, A Restelli и X tang Програмируема апаратура GHz сигнализация за квантови комуникационни системи на физиката, V054016, (2009)2 L Ma, T Chang, A Mink, O Slattery, B Hershman и X Tang"Експериметна демонстрация на a Detection-time-bin-shift Polarization Encoding Quantum KeyDistribution System", IEEE Communications Letters, Vol 12(6), 459-461(2008)23 L Ma, A Mink, H Xu, O Slattery и X Tang, " Experimental DemonstrationQuantum Ключови комуникационни писма за разпространение, том ll(12),10124 H Xu, L Ma, A Mink, B Hershman и X
tang, 13 10-nm квантов ключ разпределение на дължина при 1550 nm, Optics Expol15(12)247~7260(2007Boisvert, C Clark и C Williams, „Експериментално изследване на високоскоростно поляризационно кодиране на квантово разпределение на ключове със скорости на пресят ключ над Mbit/s", Optics Express, v14(6),2062-2070(2006)Конференция pL Ma, O Slattery, P Kuo and x Tang, EIT Quantum Memory with Cs Atomic Vaporor Quantum Communication", Proc of sPIe vol 9615 96150D- I SPIE QuantumCommunications and Quantum Imaging, (2015)2 O Slattery, L Ma, P Kuo и X Tang, " Сравняване на ширините на линиите от Single-PassSPDC и Singly-Resonant Cavity SPDC Proc на SPIE, Vol 9615, 961507-1, SPIEQuantum Communications и Quantum Imaging (2015) Paulina s Kuo, Jason S Pelc, Oliver Slattery, Lijun Ma и Xiao Tang, „Domainengineered pplntangled photon generation and other quantum infapplications,“ Proc SPIE, 9136, 913403, (2014)4 A Mink и A Nakassis, „LDPC Error Correction for Gbit/s QKD“, Proc SPIE, V04-1 to 912304-13, SPIE Defence Security senO Slattery, L Ma, P Kuo, Y Kim и X Tang“ Настройваем детектор за преобразуване нагоре foingle photon и би-фотонни инфрачервени спектроскопични приложения, Proc SPIE, Vol 872687260Y-87260Y-9, SPIE Defense, Security, and Sensing (2013)6 Paulina S Kuo, Jason S Pelc, Oliver Slattery, Yong-Su Kim и Xiao Tang, Entangledphoton поколение във фазово модулиран, квазифазов съвпадащ кристал, Proc на SPIEVol 8875 887508-1, SPIE Optics and Photonics (2013)
7 Paulina S Kuo, Jason S Pelc, Oliver Slattery, Yong-Su Kim, M M Fejer и Xiaopaper JTh2A 86, CLEO 2013 (201-фотонно честотно преобразуване), OSA Technical Digesang, Efficient, lo8 Paulina s Kuo, Jason S Pelc, Oliver Slattery, Yong-Su Kim и Xiao Tang, " Entangledration in a phase-modulated, quasi-phase matched crystal, "P1SPIEVol 8875 887508-1 SPIE Optics and Photonics (2013)9 O Slattery, P Kuo, Y Kim , L Ma и X Tang, „Източник на SPDC CorrelatedPhoton със стеснена честотна лента, използващ Volume Bragg Grating, IX, Proceedings of SPIE 8518, 85180Y10, SPIE Quantum Communications and Quantum Imaging (2012) P S Kuo, JS Pelc, O Slattery, M M Fejer и X Tang, " Двуканален детектор за преобразуване на един фотон в близост до 1300 nm, Proceedings of SPIE 8518, 8518001-12(2012) P S Kuo, JSPelc, O Slattery, L Ma, M M Fejer и X Tang, "Dual-channeldat 1300 nm Представено в nonlinear photorDigest, документ NM3C6 Optical Society of America (2012)12 L Ma, J Bienfang, O Slattery и X Tang, „Frequency up-conversion single-photoldetectors for quantum communication systems“, Proc SPIE, Vol 8033, 803306803306-9 , SPIE Advanced Photon Counting Techniques V, (2011)13
L Ma, O Slattery и X Tang, „Проучване за намаляване на шума при преобразуване нагоре single81508-1~781508-8, SPIE QuantunCommunications and Quantum Imaging Vlll, (20104 L Yan, L Ma и X Tang, " Narrow -Band Photon Pairs Generated from SpontaneousVIll, (20L Ma, O Slattery и X Tang, ултра-чувствителен NIr-спектрометър, базиран на детектор за преобразуване на честота, " Proc SPIE, том 7680, 76800P-1--76800P-10, SPIE NeGeneration Spectroscopic Technologies Ill (2010)16 0 Slattery, L Ma и X Tang, „Генериране на корелирана фотонна двойка чрез единичен двоен PPKTP вълновод при честота на повторение над GHz, Proc SPIE, том 74674650K-1-74650K-7, SPIE Quantum Communications and Quantum Imaging VIl,17 L Ma, O Slattery, A Mink и X Tang, „Единичен фотодетектор с преобразуване нагоре с нисък шум и неговите приложения в квантовите информационни системи“, Proc SPIE, том 74654650W-1-74650W-13, SPIE Quantum Communications and Quantum Imaging VIlB Baek, L Ma, A Mink, X Tang и s Nam, " Детекторна производителност distanevire детектори с един фотон Proc SPIE, Vol 7320 73200D-1-73200D-8, SPIE Defense, Security and Sensing 0909)X Tang, L Ma, A Mink , T Chang, H Xu, O Slattery, A Nakassis, B Hershman, DBoisvert, Високоскоростна система за квантово разпределение на ключове за оптични мрежи в кампуса и метрото, Proc SPIE, VoL 7092, 709201-1-709201-15, SPIEQuantum Комуникации и квантови изображения VI, (2008) 20 L Ma, T Chang, A Mink, O Slattery, B Hershman и X tDetection-time-binshift Schemes for Polarization Encoding Quantum Key Distribution System, (поканен
хартия), Proc SPIE, том 7092, 709206-1-709206-10, SPIE Quantum Cd Quantum Imaging VI, (200821 H Xu, L Ma, X Tang, " Нискошумен PPLN-базиран единичен фотонен детектор, Proc SPIE6780 , 67800U-1, SPIE Optics East 07, (2007) 22J C Bienfang, A Restelli, D Rogers, A Mink, B j Hershman, T Nakassis, X Tang, LMaH XUdH sClark, CJ Williams, " Квантово разпределение на ключове с висока скорост на повторение " PrOc SPIE, 678067800CD Rogers, J Bienfang, A Mink, B Hershman, A Nakassis, X Tang, L Ma, D Su, CWilliams и C Clark, ""Високоскоростни техники за броене на фотони за широколентово разпределение на квантовия ключ, Proc SPIE, Том 6372, 637211 SPIE Optics East 06, (2006H Xu, X Tang, Възстановяване на поляризацията и автоматична компенсация в квантовата ключова мрежа", SPIE Quantum Communications and Quantum Imaging IV, ProcSPE6305,630513-1~630513-6,(200625 X Tang, L Ma A Mink A Nakassis, H Xu, B, Hershman, J, Bienfang, D, Su Rlark и C Williams, „Демонстрация на активна мрежа за разпределение на квантови ключове Proc SPIE 6305 630506-1-630506-6 SPIE Quantum Communications andIV,( 2006) 26 D Роджърс, J Bienfang, A Mink, B Hershman, A Nakassis, X Tang, L Ma, D
Su, Cilliams и C Clark, „Квантова криптография на свободно пространство в H-alpha Fraunhoferdow Proc SPIE 6304 630417-1-630417-10 SPIE Optics and Photonics (2006) 27 X Tang, L Ma, A Mink, A Nakassis, H Xu, B Hershman, J Bienfang, D Suoisvert, C Clark и C Williams, Система за квантово разпределение на ключове, работеща с променена ключова скорост над 4Mbit/s Proc SPIE 6244OP-1- 62440P-8 SPIE Defense andSecurity 06, ( 2006)28 A Mink, X Tang, L Ma, A Nakassis, B Hershman, J Bienfang D Su, R F BoisvertC Clark и C Williams, „Високоскоростна система за разпределение на квантови ключове поддържа еднократно кодиране на видео в реално време“, Proc SPIE 6244, 62440M-1-6244OM7, SPIE Defense and Security 06,(2006)29 X Tang, L Ma, A Mink, A Nakassis, B, Hershman, J, Bienfang, R, Boisvert, C Clarkd C Williams, High Speed Fiber-Based Quantum Key distribution PolarizationEncoding, " Proc SPIE Vol 5893: 1A-1-1A-9 SPIE Quantum Communications и глави в книги L Ma, O Slattery и X Tang, "Откриване на единичен фотон с помощта на преобразуване на честота нагореn piMeasurements и физика на висока енергия, InTech, ISBN 978-953-307-277-7, (2011)2 A Mink, L Ma, B Hershman и X Tang, „Приложение на квантови мрежи за предотвратяване на видеонаблюдение“, Глава 6 във Video Surveillance In -Tech, ISBN : 978-9307-436-8, (2011)3 L Ma, O Slattery и X Tang "NIR единични фотонни детектори с технология за преобразуване нагоре и нейните приложения в квантовите комсистеми" Глава I5 Напредък в лазерите и електрооптиката, N Costa и A Cartaxo изд. In-Tech, ISBN: 978
За редактора Майкъл Ербшло е работил повече от 30 години, извършвайки анализи на икономиката на информационните технологии, публичната политика, свързана с технологиите, и използването на технологиите в организационните процеси на реинженеринг. Той е автор на няколко книги по социални и управленски въпроси на информационните технологии, публикувани от Mc Грау Хил и издатели Той също така е преподавал в няколко университета и е разработил учебна програма, свързана с технологиите
Кариерата му се фокусира върху няколко взаимосвързани области на технологиите
стратегия, анализ и прогнозиране Преподаване и разработване на учебни програми Писане на книги и статии Публикуване и редактиране Анализ на обществената политика и оценка на програмата Социални медийни войни (crc Preoty Изследователски програми на нивото на заплахата Red: CyberUS Govrfare: Еднакви оръжия за всички (auerbach Publications) Изграждане на вътрешните лица: Контролиране на достъпа до Подобряване на организационната сигурност (Auerbach Publications) Физическа сигурност за ИТ (Elsevier ScienceTSpyware (Butterworth-HeImplementing Homeland Security in Enterprise IT Digital PressGuide to Disaster Recovery(CourseSocially odgovorno IT Management(Digital Press)Informaticarfare: How to sCyber Attacks(Mc Graw hillExs Guide to privacy ma) (Mc Graw Hill)et Privacy: A Guide to Developing Implementing an e-businessPrivacy Plan (McGraw Hill)nintroductionКвантовото изчисление се основава на квантови битове или кубити За разлика от традиционните компютри, в които битовете трябва да имат стойност или нула, или единица, qubit може да представлява нула, единица или и двете едновременно. Представянето на информация в qubits позволява информацията да бъде обработвана по начини, които нямат еквивалент в класическото изчисление, като се вземат преимуществени явления като Като такива теоретично могат да се решат определени проблеми за няколко дни, което би отнело милиони години на класически компютърКвантови компютри - възможна бъдеща технология, която би революционизирала компютрите чрез използване на странните свойства на квантовите битове или кубити Кубитите са квантов аналог на класическите компютърни битове0"и "1 Инженерните материали, които могат да функционират като кубити, са технически предизвикателни
Използвайки суперкомпютри, учени от Чикагския университет и Националната лаборатория в Аргон предсказаха възможни нови кубити, изградени от напрегнат алуминитрид. Освен това учените показаха, че някои новоразработени кубити в силициев карбид-квантови компютри могат да пробият обичайните криптографски техники, да търсят огромни масиви от данни и да симулират квантови системи за част от времето, което би отнело на днешните компютри Въпреки това, първо трябва да се използват трудните методи, което може да намали една от значителните бариери пред мащабирането на квантовите компютри от малки прототипи в по-мащабни технологии Един от водещите методи за създаване на кубити включва използване на специфични структурни атомни дефекти в диаманти Използването на диаманти е както технически предизвикателство, така и скъпо Изследователи от Чикагския университет и Националната лаборатория в Аргон предполагат аналогичен дефект в алуминиевия нитрид, който може да намали трудността при производството на материали за приложения за квантови изчисления. Center и съответно ArgonneNational Laboratory, изследователите установиха, че чрез прилагане на напрежение към алтнитрид, те могат да създадат структурни дефекти в материала, които могат да бъдат използвани като кубити, подобни на тези, наблюдавани в изчисленията на diamoneir, използвайки различни нива на теория, създадени от WEST кодове, последният разработен в Urty от Chicago Thecodes им позволиха точно да предскажат позицията на нивата на дефектите в забранената лента на полупроводниците. Изследователите също си сътрудничиха тясно с експериментатори, за да разберат
и подобряване на производителността на кубитите в промишлените материали Наскоро те показаха, че нетно разработените кубити в силициевия карбид имат много по-дълги времена на кохерентност от тези на по-утвърдените дефектни кубити в диаманта. Резултатите им сочат индустриално важни полиатомни кристали като обещаващи домакини за кохерентни кубити за мащабируеми квантови устройстваенергия gov/ascr/highlights/2017/ascr-2017-01-a/Революционното откритие на Питър Шор от 1994 г. на квантов алгоритъм с полиномиално време за интегрална факторизация предизвика голям интерес към откриването на допълнителни квантови алгоритми и разработването на хардуер, върху който да се изпълняват. изследователските усилия доведоха до квантови алгоритми, предлагащи доста проблеми, и няколко обещаващи хардуерни платформи за квантово изчисление. Тези платформи включват аналогови системи (обикновено студени атоми), използвани за симулиране на модели на квантова решетка от физиката на кондензираната материя и високоенергийната физика, квантови маниери за комбинаторна оптимизация, бозонни семплери и малки- мащабни шумни прототипи на квантови компютри с модел на цифров порт В по-дългосрочен план, появата на мащабируеми, устойчиви на грешки, цифрови квантови компютри нова посока за напредък във високопроизводителните изчисления като конвенционални технологии техните основни ограничения Квантовите ускорения са открити за редица области на DOE интересни симулации за ched partind materialcience, както и за анализ на данни и машинно обучение
Освен това са открити квантови ускорявания за основни примитиви на приложната математика, линейна алгебра, оптимизация на интеграцията и теория на графите. Те демонстрират потенциала на квантовите компютри да предоставят методи за по-добро мащабиране (в някои случаи експоненциално по-добри) за изпълнение на научни изчислителни задачи Практическа реализация на този потенциал ще зависи не само от напредъка в хардуера за квантови изчисления, но и от напредъка в оптимизирането на езиците и компилаторите за превеждане на тези абстрактни алгоритми в конкретни последователности от реализираеми квантови гейтове и симулатори за тестване и проверка на тези последователности. Разработването на такъв софтуер наскоро отбеляза бърз напредък, което може очаква се да продължите да получавате достатъчна подкрепапредставете си въвеждането на много сложна заявка в компютъра ви и трябва да чакате повече от цял живот резултати Благодарници като Дейвид Вентурли бъдещето може да възстанови тези резултати за част от секундата Дейвид е учен по квантови компютърни изследвания за Асоциацията за космически изследвания на университетите Quantum теорията обяснява как материята действа на тир
els; прилагайки го към компютрите, изследователите проучват начини, по които това поведение може да напредне. Проучват как да контролират тези квантови поведения, да ги накарат да се случат в търсенето, за да съкратят числата и да прекрачат границите на познатото в компютърните науки Учените от квантовите компютърни изследвания помагат за решаването проблеми В своите изследвания те правят научни предположения, базирани на квантовата теория и след това провеждат експерименти, за да проверят дали решенията им работят. Тези учени може да участват в различни проекти, често се фокусират върху намирането на теоретични проблеми за намиране на най-доброто от всички възможни, най-често срещаните днес, обработват информация, използвайки променливи с I стойност( или O, или 1) в даден момент Квантовите компютри могат да използват и двете стойности едновременно, което води до по-бърза обработка Знаем, че квантовите компютри са по-мощни от, но все още не знаем с колко Изследвания При изучаването на информационните технологии учените в областта на квантовите компютърни изследвания мислят за възможностите
Например Дейвид задава въпроси в своето изследване като: „Кой е най-бързият възможен начин, по който можем да накараме компютрите да обработват информация и други учени да използват своето разбиране за квантовата теория, за да измислят решения. Техните изследвания могат да доведат до компютърни процеси за решаване на проблеми, които изчисляват и сортират информацията много по-бързо Например изследователите могат да разработят теоретично решение, което може да се изпълнява само на квантови компютри, предназначени да създават по-добри метеорологични прогнози Експерименти За да проверят дали техните теории работят, учените в квантовите компютърни изследвания могат да провеждат експерименти или да работят с експериментални физици Например, те може да създаде aquantum enviroith компютърен хардуер, след което да тества как частиците в тази среда реагират на различни нива на лазерен интензитет Експерименти, които потвърждават една теория, могат да доведат до подобрения като по-ефективен компютърен дизайн и бързи мрежи Но разчитането на теорията означава, че учените работят с непълна информация - Селес изненада те водят до обратното на очакваното, казва Дейвид, и вие анализирате данните, за да се опитате да разберете защо. За да станете учен в областта на квантовите компютърни изследвания, обикновено се нуждаете от докторска степен (Ph D) качества и умения в допълнение към официалните удостоверения като изследователи Учените от квантовите компютърни изследвания трябва да се радват да бъдат част от екип и да споделят своите
констатации с други, които може да включват инженери, математици, физици и докторанти. Това сътрудничество помага за внасянето на разнообразни гледни точки към решаването на даден проблем. Има усвояване на идеи, когато работите с различни групи, казва Дейвид „Колегите ми са много умни и отворени- хора с мислене Подобно на много учени, учените в областта на квантовите компютърни изследвания трябва да имат силни умения за анализ, критично мислене и разсъждение, за да решават сложни проблеми. Вниманието към детайлите е критично, тъй като учените прецизно записват своите теории и експерименти, които трябва да бъдат възпроизводими и способни да издържат партньорска проверка. Комуникационните умения също са споделени техните изследвания със сътрудници Учените от квантовите изследвания трябва да могат да пишат статии и да представят откритията си на конференции Може също да се наложи да пишат предложения за безвъзмездни средства за финансиране на изследователски проекти Квантовите учени обикновено се нуждаят от докторска степен, за да научат методи за откриване и да разработят инструментите, необходими за изследване Курсова работа в бакалавърска степен и магистърските програми обикновено включват компютърни науки, математика и физика. Може да решите да следвате магистърска степен с часове по квантово изчисление, преди да влезете в докторска програма
Дейвид е учил физика на бакалавърско и магистърско ниво, но е бил страстен и по компютрите. Не е изненадващо, че квантовите изчисления събудиха интереса му. Той казва, че взаимодействието между двете дисциплини е страхотно, а Дейвид неговата докторска степен по ДНКофизика и числени симулации на кондензирана материяНас Бюрото по трудова статистика (Bls) не събира данни конкретно за учени, занимаващи се с квантови компютърни изследвания. Вместо това BLS може да причисли тези работници към физиците, от които5 650 са били наети през май 2015 г. Средната годишна заплата за физици в колежи, университети и професионални училища – където повечето учени в областта на квантовите компютърни изследвания, които са искали да работят - е $63 840. Това е повече от средната годишна заплата от $36 200 за всички учени в областта на квантовите компютърни изследвания работят предимно на закрито, в академична среда и може да пътуват често, за да присъстват на семинари или конференции Област на фокус или проект типът може да диктува специфични детайли от работата им. Например, тестването на особено сложни теории може да отнеме много време независимо или с други
Дали сам или с колеги, Дейвид се наслаждава на работата си заради независимостта, която работата му предлага. Имате много интелектуална свобода. Никой не ви казва какво да правите, казва той. Outlook, САЩ
Бюро по трудова статистика, юли 2016 г. https://wwwblsgov/careeroutlook/2016/youre
Осъзнаване на потенциала на квантовата информационна наука и напредване на високопроизводителните компютри 26, 2016 г. в 18:07 ET от Altaf H (Tof) Carim, William T(Tim) Polk и Erin Szulman Администрацията докладва за предизвикателствата, възможностите и път напред в науката за квантовата информация и пуска план за високопроизводителни изчисленияКвантовата механика описва поведението и взаимодействието на материята и енергията в мащаба на атоми или субатомни частицичастици в по-големи мащаби, но квантовото поведение често може да изглежда странно и контраинтуитивно Например, най-много фундаментално ниво, както материя, така и излъчване на видима светлина) се държат по някакъв начин като дискретни частици и по други начини като непрекъснати вълни, което води до изненадващи свойства. Тези квантови феномени включват суперпозиция (при която системата едновременно включва всички възможни резултати от измерване, вероятност и има само фиксирана стойност заплитане (суперполюсни частици, в които техните свойства са корелирани помежду си) Вземане на advproperties за обработка на работата в пресечната точка на квантовите явления с информационната наука - предоставя уникални и вълнуващи възможности в усещането, метрологията, навигацията, фундаменталната физика на комуникациите, симулацията, нови парадигми в компютри и множество други области
Тези вълнуващи перспективи са обобщени в нов доклад от National Sciand teCouncilTC), Напредък на квантовата информационна наука: Национални предизвикателства и възможности. Докладът на nstc, който се издава днес, е продукт на междуведомствена работна група, създадена, за да оцени текущото състояние на полевата координата дейности в съответните федерални агенции, ангажиране на заинтересованите страни и обмисляне на начини за справяне с пречките и улесняване на прогрейн квантовата информационна наука (QIS). Усилията до момента включват вътрешни дискусии, водени от агенции и междуведомствени семинари и публични искания за информация; усилията на работната група ще включват както федерална дейност, така и популяризиране на релевантното развитие и свързани общности в подкрепа на широката екосистема, необходима за реализиране на информацията. Като допълнение към междуведомствения доклад Министерството на енергетиката (dOe) също публикува доклада от скорошна кръгла маса относно Quantum Сензори в пресечните точки на фундаменталната наука, квантовата информационна наука и компютрите Докладът от кръглата маса предоставя гледна точка на експерти в изследователската общност относно обещаващи научни направления, нужда
допълнителен напредък и потенциални подходи, съответстващи на doeave също са провели семинари и са предприели други дейности, отразяващи нарастващото внимание към Qding неотдавнашното стартиране на crossConnections в квантовата информационна наука, което допълва и координира няколко съществуващи програми в рамките на конкретни дисциплиниg силни връзки с други свързани научни и технологични инициативи, има значителна синергия между усилията на Qis и NSCI) NSCI е усилие на цялата нация, създадено от Изпълнителната указ 29, 2015 г. гарантира продължаване на лидерството на САЩ във високопроизводителните изчисления (HPC) и максимизиране на ползите от HPC за икономиката и научни открития Една ключова стратегическа цел на NsCI е да се създаде, през следващите 15 години, жизнеспособен път напред за бъдещи hPC системи
NSCI преследва тази цел чрез две едновременни технологии, които ускоряват традиционните цифрови изчисления след достигане на границите на настоящите полупроводникови технологии; и набор от нови изчислителни парадигми – включително квантово изчисление – за справяне с проблеми извън обхвата на традиционното високопроизводително изчисление. Някои обещаващи опции и по двата пътя на NSCi зависят от QI. Разбирането и контролирането на квантовите ефекти ще бъде от решаващо значение за по-нататъшното миниатюризиране на базирания на заряд комплементарен метален оксид полупроводникови (CMOS) устройства и за усъвършенстване на алтернативи за цифрово изчисление, като базирани на въртене CMO или свръхпроводящи изчисления Основни и приложни QIs изследвания и разработки също са необходими, за да се изясни обхватът на изчислителните проблеми, с които евентуалният квантов компютър може да се справи, и за разрешаване на многото предизвикателства пред Появявайки се днес, OSTP също публикува Националната стратегическа изчислителна инициатива (NSCI) Стратегически разработена HPC екосистема, която отговаря на нуждите на правителството, индустрията и aca и aan, създадена от Изпълнителния съвет на NSCI. Осъществяването на визията на NSCI ще изисква Този стратегически план (План) се фокусира върху области, в които ангажираността на правителството е от съществено значение за създаване на технологични възможности, изчислителни основи и капацитет на работната сила за реализиране на визията на NSCL. инициативата зависи от по-задълбочено сътрудничество между федералното правителство, индустрията и академичните среди в разработването, комерсиализацията и внедряването на нови HPC технологии и инфраструктура. NsCI се стреми да създаде и подкрепи екосистема за сътрудничество в стратегическите изчисления, която ще подпомогне научните открития и