Kvanttitietokoneilla on jo ajettu ensimmäisiä niille tässä kehitysvaiheessa sopivia tehtäviä. Kvanttimulaattoreilla on jo tutkittu elektronien ja fononien välistä vuorovaikutuksia ja kesällä Oak Ridge National Laboratoryn (ONRL) tutkijat simuloivat atomiydintä kvanttikonetta käyttäen.
Yksinkertainen mutta realistinen ydinfysiikan ongelma, kuten deuteronin sitovan energian laskeminen voidaan toteuttaa kvanttilaskennan avulla nykyisissä kvanttilaitteissa. Deuteron on deuteriumin eli raskaan vedyn ydin.
Toisaalla Itävaltalaisen Quantum Optics and Quantum Information in Innsbruckin (IQOQI) tutkijat simuloivat molekyylivedyn ja litiumhydridin energiasidoksia. Näin saavutettiin maailman ensimmäisen monikubittinen demonstraatio kvanttikemian laskennasta, joka on tehty loukkuun jääneiden ionien järjestelmällä. Tämä on yksi johtavista rakenneideoista kilpailussa kehittää universaali kvanttitietokone.
IQOQI:n tiimi käytti vain neljää kubittia 20-kubittisessa laitteessa algoritmien ajoon, joilla simuloitiin molekyylisen vedyn ja litiumhydridin energiasidoksia. Nämä suhteellisen yksinkertaiset molekyylit ovat hyvin ymmärrettyjä ja voidaan simuloida klassisia tietokoneita käyttäen. Näin voidaan kvanttilaskennan tulokset tarkistaa.
Äskettäin omalla annealing-tyyppisellä 2048-kubittisella laitteistollaan D-Wave Systems on tehnyt peräti kaksi merkittävää kvanttisimulointia. Heinäkuussa D-Wave kertoi kuinka yhtiön D-Wave 2000Q -kvanttitietokonetta käytettiin ennustamaan faasisiirtymiä tietyssä kvanttimekaanisessa järjestelmässä, jota kutsutaan poikittaiskenttä Ising-malliksi.
D-Wave -järjestelmä pystyy ohjelmoimaan yksittäiset vuorovaikutussuhteet spinien välillä. Aikaisempi toiminta muiden kvanttilaitteiden kanssa rajoittui tutkimusjärjestelmiin, joissa näitä vuorovaikutuksia ei voitu ohjelmoida erikseen.
Elokuussa D-Wave Systems julkaisi virstanpylvään tutkimuksessa, joka osoitti topologisen faasisiirtymän käyttäen 2048 kubitin hehkutuskuvanttikonettaan. Tämä materiaalien monimutkainen kvanttisimulointi on merkittävä askel kohti vähentää aikaa vievän ja kalliin fyysisen tutkimuksen ja kehityksen tarvetta.
Tutkimus "Topologisten ilmiöiden havainnointi ohjelmoitavalla 1800 kubitin hilalla" julkaistiin tiedelehti Naturessa. Tekijöiden mukaan työ on merkittävä edistysaskel alalla ja osoittaa että täysin ohjelmoitavaa D-Wave-kvanttitietokonetta voidaan käyttää tarkan kvanttijärjestelmän simulaattorina laajassa mittakaavassa.
Työssä käytettävillä menetelmillä voi olla laajoja vaikutuksia uusien materiaalien kehittämiseen. Tämä realisoisi Richard Feynmanin alkuperäisen vision kvantti-simulaattorista.
Yhtiön koneilla tehdyt kaksi tutkimustyötä osoittavat yhdessä D-Wave-kvanttikoneen joustavuutta ja monipuolisuutta materiaalien kvantti simuloinnissa muiden tehtävien lisäksi, kuten optimoinnin ja konekielisen oppimisen kehuu yhtiö saavutuksiaan.
Kiinteän aineen tutkimuksissa topologia on varsin nuori ala. Aiheesta myönnettiin fysiikan Nobel-palkinto vuonna 2016.
Tutkijoiden mukaan työ antaa toivoa, että tulevat kvanttisimulaattorit pystyvät tutkimaan monimutkaisempia ja huonosti ymmärrettyjä järjestelmiä niin, että kvantitatiivisten yksityiskohtien simulointituloksiin voidaan luottaa fyysisen järjestelmän mallina.
- Nature -lehdessä kuvattu tutkimus on maamerkki kvanttilaskennan alalla: ensimmäistä kertaa teoreettisesti ennustettu aineen tila toteutettiin kvantti-simuloinnissa ennen kuin se osoitettiin todellisessa magneettisessa materiaalissa, toteaa tohtori Mohammad Amin, työn keskeinen tutkija D-Wave Systemsillä.
- Tämä on merkittävä askel kohti kvanttisimulaation tavoitteen saavuttamista. Sellainen mahdollistaa materiaalisten ominaisuuksien tutkimisen ennen niiden tekemistä laboratoriossa, prosessi, joka voi olla nykyään erittäin kallis ja aikaa vievä.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 28.8.2018
Autoteollisuus on siirtymässä yhä monimutkaisempiin ohjelmistopohjaisiin järjestelmiin, joissa virheetön ohjelmisto on elintärkeää turvallisuuden ja suorituskyvyn varmistamiseksi. Ohjelmiston laatu ja luotettavuus eivät ole enää vain valinnaisia ominaisuuksia, vaan kriittisiä vaatimuksia erityisesti autonomisessa ajamisessa, kehittyneissä kuljettajaa avustavissa järjestelmissä (ADAS) ja yhdistetyissä ajoneuvojärjestelmissä.
Kestävä digitaalinen infrastruktuuri on kriittinen, jotta tietoliikenneverkot voidaan tehokkaasti valjastaa tekoälyinnovaatioiden ja pilvipohjaisten palveluiden tarpeisiin. Tekoälyyn liittyvien datarikkaiden sovellusten lisääntyvä kysyntä edellyttää tietoliikenneverkkoa, joka kykenee käsittelemään suuria tietomääriä alhaisella viiveellä, kirjoittaa Orange Businessin kumppaniratkaisuista vastaava Carl Hansson.
Euroopan unioni ottaa merkittävän askeleen avaruusteknologian kehittämisessä allekirjoittamalla sopimuksen uuden IRIS²-satelliittijärjestelmän toteuttamisesta. Tämä 290 satelliitin verkko on suunniteltu vahvistamaan Euroopan itsenäisyyttä ja turvallista yhteydenpitoa.
Jotta voidaan vastata uuden teknologian vaatimuksiin ja pitää järjestelmät toimimassa ”kellon tavoin”, on aika harkita ajoitusratkaisuja uudelleen. Tässä kaksiosaisessa "Precision Timing" -artikkelissa opit, miksi mikroelektromekaanisiin järjestelmiin eli MEMS-komponentteihin perustuvat piiajoituslaitteet päihittävät kvartsin elektroniikkasuunnittelun uudella aikakaudella. 
Matalatehoisten langattomien ratkaisujen asiantuntija Nordic Semiconductor ja eSIM-ratkaisuja kehittävä Kigen ovat julkistaneet yhteistyön, joka sujuvoittaa massiivisten IoT-verkkojen käyttöönottoa. Yhdessä he esittelevät CES 2025 -messuilla ratkaisun, joka yhdistää Nordic Semiconductorin nRF9151-moduulin ja Kigenin SGP.32 IoT eSIM-teknologian sekä laitteiden hallinta-alustan.
