เยอรมนีสร้างระบบนิเวศคอมพิวเตอร์ควอนตัมอย่างไร

RPA

ในปีนี้ เยอรมนีได้เริ่มต้น Roadmap Quantencomputing เพื่อวางรากฐานสำหรับระบบนิเวศคอมพิวเตอร์ควอนตัมในเยอรมัน ประเทศได้จัดสรรเงินจำนวน 2 พันล้านยูโรเพื่อที่จะมองเห็นวิสัยทัศน์นี้ แต่การสร้างภูมิทัศน์คอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นมากกว่าแค่ฮาร์ดแวร์ มันต้องอาศัยความร่วมมือระหว่างสถาบันวิจัย อุตสาหกรรม รัฐบาล และที่สำคัญที่สุดคือชุมชน

ระบบจัดการภายใน

ชุมชนควอนตัมของเยอรมนีเป็นพื้นที่ที่มีชีวิตชีวาอย่างยิ่ง การวิจัยควอนตัมกำลังดำเนินการอยู่ในมหาวิทยาลัย บริษัท และสถาบันวิจัยหลายแห่งของประเทศภายใต้การดูแลของ Fraunhofer-Gesellschaf, DLR, Max Planck Society, สถาบัน Helmholtz Association และอื่นๆ แม้ว่าจะไม่มีเรื่องราวใดที่สามารถจับภาพความซับซ้อนของสนามควอนตัมของเยอรมันได้อย่างเต็มที่ แต่ความพยายามเหล่านี้ล้วนชี้นำประเทศไปสู่เป้าหมายเดียว นั่นคือการเป็นผู้นำควอนตัมของยุโรป
Stefan Filipp ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยเทคนิคมิวนิกและผู้อำนวยการสถาบัน Walther-Meißner-Institut แห่ง Bavarian Academy of Sciences กล่าวว่า “เยอรมนีมีประวัติศาสตร์การเป็นร้านขายเครื่องจักรของโลก “มีความรู้สึกว่าเราต้องดำเนินการนี้ต่อไปเพื่อให้เทคโนโลยีอื่น ๆ มา – เช่นคอมพิวเตอร์ควอนตัม”
หนึ่งในความพยายามที่โดดเด่นที่สุด ได้แก่Roadmap Quantencomputing ซึ่งเป็นเป้าหมายหลักสำหรับการวิจัยควอนตัมของประเทศ: สร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมของเยอรมันในอีกห้าปีข้างหน้า ในขณะเดียวกัน Fraunhofer เพิ่งซื้อสิทธิ์การเข้าถึง IBM Quantum System One ตัวแรกของยุโรปโดยให้การเข้าถึงฮาร์ดแวร์ควอนตัมหลายพันคนทั่วประเทศ วิสัยทัศน์ควอนตัมของเยอรมนีขยายไปสู่ยุโรปโดยรวม เนื่องจากนักวิจัยทำงานร่วมกับพันธมิตรสำคัญๆ ในยุโรปในโครงการเชิงกลยุทธ์ เช่นOpenSuperQเพื่อสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมโอเพนซอร์สสำหรับทุกคนทั่วทั้งทวีป ในขณะเดียวกัน ทีม Qiskit กำลังทำงานเพื่อส่งเสริมและสนับสนุนชุมชนที่กำลังเติบโตจากการพัฒนาเหล่านี้
วิสัยทัศน์กลาง: โรดแมพ ควอนเทนคอมพิวติ้ง
ย้อนกลับไปในปี 2020 ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการกระตุ้นเศรษฐกิจโดยรวม รัฐบาลเยอรมันได้ประกาศครั้งแรกว่าพวกเขาได้จัดสรรเงินเพื่อพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมในขณะที่สร้างแผนงานเพื่อสร้างระบบนิเวศควอนตัมที่กว้างขึ้น สมาชิกสภานิติบัญญัติชาวเยอรมันสังเกตว่าบริษัทระหว่างประเทศขนาดใหญ่และประเทศอื่นๆ กำลังสร้างเทคโนโลยีและชุมชน และต้องการให้แน่ใจว่าเยอรมนีและยุโรปโดยทั่วๆ ไป สามารถมีส่วนได้ส่วนเสียที่เข้มแข็งมากขึ้นในการพัฒนาเทคโนโลยี
แผนงานมีจุดประสงค์ที่สำคัญบางประการ ฟิลิปป์ หนึ่งในประธานร่วมของคณะกรรมการแผนงานอธิบาย ไม่เพียงแต่ระบุปัญหาและวางแผนการพัฒนาเทคโนโลยี แต่ยังสร้างแผนภูมิวิธีการดึงดูดความเชี่ยวชาญด้านควอนตัมให้มากขึ้นในเยอรมนีและยุโรปโดยรวม และแน่นอนว่ามีกลยุทธ์สำหรับการฝึกอบรมบุคลากรของนักเรียน ช่างเทคนิค และผู้เชี่ยวชาญอื่นๆ
เป็นที่ชัดเจนสำหรับคณะกรรมการแผนงานว่าไม่มีผู้เล่นรายใหญ่คนใดคนหนึ่งสามารถนำทางโดยลำพังได้ ดังนั้นแผนงานจึงจัดลำดับความสำคัญของการสร้างความเชื่อมโยงระหว่างส่วนต่างๆ ของพื้นที่ควอนตัม Filipp อธิบายว่าแผนงานเรียกร้องให้มีการกำหนดศูนย์กลางระดับภูมิภาค – ศูนย์ความสามารถ – เพื่อสร้างเครือข่ายระหว่างมหาวิทยาลัย สถาบันวิจัย และพันธมิตรในอุตสาหกรรม แผนงานแนะนำว่าการวิจัยควรมุ่งเน้นไปที่เทคโนโลยีที่มีวุฒิภาวะในระดับหนึ่ง เช่น ตัวนำยิ่งยวด ไอออนที่ติดอยู่ และคอมพิวเตอร์ควอนตัมอะตอมเย็น อย่างไรก็ตาม ยังแนะนำว่าการวิจัยพื้นฐานเกี่ยวกับสถาปัตยกรรมฮาร์ดแวร์อื่นๆ ยังคงดำเนินต่อไปเช่นกัน
คณะกรรมการแผนงานกล่าวถึงความสำคัญของการส่งเสริมการพัฒนาเชิงพาณิชย์และการถ่ายทอดเทคโนโลยี รวมถึงการรับรองว่าบริษัทต่างๆ สามารถซื้อส่วนประกอบจากธุรกิจในท้องถิ่น แทนที่จะนำเข้าส่วนประกอบเหล่านั้น “เราจำเป็นต้องระบุผู้เล่นที่สามารถขายผลิตภัณฑ์ได้จริง” Filipp กล่าว ฮับจะเน้นที่การสร้างแนวทางเพื่อกำหนดสิ่งที่สามารถสร้างได้ในท้องถิ่นและสิ่งที่ควรนำเข้า ฟิลิปป์ยังเล็งเห็นถึงการแลกเปลี่ยนข้อมูลโดยตรงระหว่างภาคอุตสาหกรรมและการวิจัย เพื่อเสริมสร้างความเชื่อมโยงเหล่านี้ให้แข็งแกร่งยิ่งขึ้น
เปิดควอนตัมสู่ผู้เริ่มต้นนับพัน Thousand
ในขณะที่เยอรมนีทำงานเพื่อสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมของตนเองในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า นายกรัฐมนตรีแองเจลา แมร์เคิล ซึ่งเธอเองก็จบปริญญาเอกด้านเคมีควอนตัมรู้สึกประทับใจที่ได้เห็นความก้าวหน้าของไอบีเอ็มในด้านคอมพิวเตอร์ควอนตัม และตัดสินใจว่าประเทศนี้ควรถือหุ้นใหญ่ อ้างสิทธิ์ในสนามโดยเร็วที่สุด นั่นคือจุดเริ่มต้นของความสัมพันธ์ระหว่าง Fraunhofer-Gesellschaft และ IBM โดยมีเป้าหมายที่จะนำ IBM Quantum System One เครื่องแรกไปยังยุโรป Fraunhofer ซึ่งเป็นองค์กรวิจัยเชิงแอปพลิเคชันชั้นนำของยุโรปที่มีศูนย์วิจัยมากกว่า 80 แห่ง รวมถึงสถาบัน 75 แห่งทั่วเยอรมนี ได้รับสิทธิพิเศษในการเข้าถึง IBM Quantum System One ที่ดำเนินการโดย IBM ที่สถานที่ตั้ง Ehningen ใน Baden-Württemberg ตั้งแต่เดือนมกราคม 2021
ความคิดริเริ่มนี้เป็นประโยชน์ต่อนักวิจัยของ Fraunhofer ที่หวังที่จะพัฒนาอัลกอริธึมเพื่อแก้ปัญหาในทางปฏิบัติ แต่ Fraunhofer ยังให้การเข้าถึงระบบแก่พันธมิตรภายนอก เช่น มหาวิทยาลัยและบริษัทต่างๆ ที่อาจสนใจเทคโนโลยีนี้เพื่อการวิจัยและการศึกษาพลเรือน แต่ยังไม่มี Prof. Dr. Oliver Ambacher จาก Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics (IAF) อธิบายว่างบประมาณจำนวนมากในการทดลองกับมันในขณะนี้ Fraunhofer ตั้งเป้าหมายในการเข้าถึงอุปกรณ์สำหรับผู้เริ่มต้นที่ต้องการค้นหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการคำนวณควอนตัม รวมถึงผู้เชี่ยวชาญที่กำลังมองหาพันธมิตรในโครงการวิจัยหรือผู้ที่ต้องการพัฒนาอัลกอริทึมควอนตัมของตนเอง การเข้าถึงต้องมีสัญญาการใช้งาน แต่การใช้งานเป็นไปตามตั๋วรายเดือน สิ่งนี้ทำให้พันธมิตรมีความยืดหยุ่นสูงสุดโดยไม่ต้องมีพันธะสัญญาระยะยาว
IBM Quantum System One ของ Fraunhofer ยังทำหน้าที่เป็นตัวอย่างของโมเดล Center of Competence ของ Quantum Roadmap ในการใช้งานจริง รัฐบาลกลางของ Baden-Württemberg ช่วยจัดหาเงินทุนให้กับอุปกรณ์และโครงการบางโครงการ ในขณะนี้ สถาบัน Fraunhofer เจ็ดแห่งและมหาวิทยาลัยและบริษัทหลายแห่งกำลังมีส่วนร่วมในโครงการคอมพิวเตอร์ควอนตัมเหล่านี้ โดยมีสถาบันและองค์กรที่เกี่ยวข้องกับ Fraunhofer Competence Network Quantum Computing มากขึ้น

management system

นักวิทยาศาสตร์ได้มีโอกาสทำงานร่วมกับ IBM Quantum System One แล้ว โครงการปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่การเพิ่มประสิทธิภาพควอนตัมด้วยอัลกอริธึมที่ยืดหยุ่น วิศวกรรมซอฟต์แวร์ของแอปพลิเคชันควอนตัมอุตสาหกรรม และอัลกอริธึม การประยุกต์ใช้งานรวมถึงแนวทางการจำลองแบบใหม่สำหรับวัสดุในระบบกักเก็บพลังงานในอนาคต การเพิ่มประสิทธิภาพพอร์ตโฟลิโอทางการเงิน และการปรับปรุงพารามิเตอร์ความเสถียรในโครงสร้างพื้นฐานด้านการจัดหาพลังงานที่สำคัญ Ambacher กล่าว นอกจากนี้ เขายังคิดว่าระบบสามารถช่วยสร้างความไว้วางใจและความสัมพันธ์ที่สำคัญสำหรับการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมให้ดีขึ้นโดยรวม
คอมพิวเตอร์ควอนตัมแบบเปิดสำหรับทั้งยุโรป
นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันกำลังคิดไปไกลกว่าเยอรมนี และกำลังทำงานเพื่อสร้างระบบควอนตัมแบบเปิดสำหรับทั้งยุโรป Frank Wilhelm-Mauch ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัยซาร์ลันด์ หวังที่จะให้นักวิจัยชาวยุโรปเข้าถึงคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ตัวเองเป็นเครื่องมือวิจัยและพัฒนาเพื่อช่วยให้ผู้ใช้เข้าใจความลึกของฮาร์ดแวร์ควอนตัมอย่างแท้จริงผ่านโครงการ OpenSuperQ ซึ่งตั้งอยู่ที่ Forschungszentrum Jülich ในนอร์ธไรน์-เวสต์ฟาเลีย
“ภาครัฐมีสถานที่ที่ไม่เหมือนใครในการคำนวณควอนตัมเพื่อสร้างเครื่องมือสำหรับนักพัฒนาฮาร์ดแวร์เพื่อเสียบส่วนประกอบเข้ากับเครื่องที่สมบูรณ์และทดสอบในบริบทนี้” Wilhelm-Mauch ผู้ประสานงานโครงการ OpenSuperQ กล่าว “ด้วย OpenSuperQ เราสามารถฝึกอบรมวิศวกรคอมพิวเตอร์ควอนตัมและนักพัฒนาบนฮาร์ดแวร์จริงได้”
โครงการ OpenSuperQ เริ่มต้นขึ้นในระหว่างการอภิปรายเกี่ยวกับระบบนิเวศน์คอมพิวเตอร์ควอนตัมของเยอรมันเมื่อช่วงปี 2018 ที่ผ่านมา วิลเฮล์ม-มอชกล่าวว่าเป็นตัวเลือกที่ไม่ใช่เชิงพาณิชย์สำหรับนักวิจัยในเยอรมนีและทั่วยุโรปเพื่อทดลองฮาร์ดแวร์ควอนตัม ขณะนี้กลุ่มกำลังสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมตัวนำยิ่งยวดแบบดั้งเดิม — แต่เป็นมากกว่าเครื่องมือทดลอง วิศวกรฝึกอบรมที่จะสามารถสร้างและบำรุงรักษาฮาร์ดแวร์ควอนตัมและส่วนประกอบมีความสำคัญต่อการขยายตัวของการคำนวณควอนตัม Wilhelm-Mauch หวังว่าอุปกรณ์ OpenSuperQ จะสามารถใช้เป็นพื้นที่ฝึกอบรมสำหรับวิศวกรรุ่นใหม่ได้
แม้ว่าการเข้าถึงจะเป็นแบบคอนติเนนตัล แต่โครงการ OpenSuperQ ก็มีบทบาทสำคัญในระบบนิเวศควอนตัมของเยอรมันเช่นกัน ที่ตั้งของโครงการที่ Forschungszentrum Jülich ช่วยดึงดูดและรักษาความเชี่ยวชาญด้านฮาร์ดแวร์ควอนตัมในท้องถิ่น นอกจากนี้ ผ่านแพลตฟอร์ม JUNIQ (Jülich UNified Infrastructure for Quantum Computing) ของ Forschungszentrum Jülich ธุรกิจและนักวิจัยทั่วเยอรมนีสามารถเข้าถึงทั้งอุปกรณ์ OpenSuperQ และฮาร์ดแวร์ควอนตัมอื่นๆ

YoutubeSeo

สนับสนุนควอนตัมในเยอรมนีด้วยชุมชน Qiskit
นับตั้งแต่ช่วงเปลี่ยนศตวรรษที่ 20 นักวิทยาศาสตร์ของเยอรมนีมีบทบาทสำคัญในการสนับสนุนแนวคิดพื้นฐานและทำความเข้าใจเกี่ยวกับเทคโนโลยีควอนตัมที่เป็นต้นแบบ เช่น หลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก หรือค่าคงที่ของพลังค์ นักวิทยาศาสตร์เหล่านี้มีเครือข่ายที่แข็งแกร่งในด้านการศึกษาและการวิจัยในระดับสากล โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับเพื่อนบ้านที่พูดภาษาเยอรมันในออสเตรียและสวิตเซอร์แลนด์ ประเทศเหล่านี้มีชื่อเสียงในด้านระบบการศึกษาที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ซึ่งรับประกันว่าจะมีวิศวกรที่ผ่านการฝึกอบรมมาเป็นอย่างดีซึ่งสามารถแปลงแนวคิดเป็นโซลูชันทางเทคโนโลยีที่แข็งแกร่ง ซึ่งนำไปสู่นวัตกรรมที่ประสบความสำเร็จผ่านการร่วมมือกับภาคอุตสาหกรรม
ทีมชุมชน Qiskit กำลังทำงานในหลายระดับเพื่อดึงดูดชุมชนคอมพิวเตอร์ควอนตัมในเยอรมนี กลุ่มชาวเยอรมันจำนวนมากเข้าร่วมงาน Qiskit ทั่วโลก เช่น Global Summer School เป็นต้น ทีม Qiskit ในยุโรปได้สร้างกิจกรรมที่กำหนดเป้าหมายไปยังผู้ชม DACH (เยอรมนี ออสเตรีย สวิตเซอร์แลนด์) รวมถึงชุดสัมมนา IBM Quantum Fridays, Qiskit Hackathon Europe และเวิร์กช็อปหลายแห่ง การฝึกงาน ผู้สนับสนุน และผู้สนใจในชุมชน Qiskit จากทั่วทุกมุมโลกช่วยให้เราสามารถพัฒนาเครือข่ายท้องถิ่นที่เชี่ยวชาญด้านคอมพิวเตอร์ควอนตัม Caroline de Groot อดีตนักศึกษาฝึกงานของ Qiskit และ Ph.D. Caroline de Groot กล่าวว่า “มีโอกาสมากมายสำหรับคนหนุ่มสาวที่จะเข้าสู่คอมพิวเตอร์ควอนตัมและวิทยาศาสตร์ข้อมูลควอนตัม ซึ่งเราเต็มไปด้วยกิจกรรม การประชุม และโอกาสในการเชื่อมต่อและสร้างเครือข่าย”
Qiskit ยังร่วมมือกับมหาวิทยาลัยและ Fachhochschulen ในกรุงเบอร์ลินเพื่อจัดระเบียบ Girls Day เพื่อแนะนำนักเรียนมัธยมปลายให้รู้จักหัวข้อ STEM โดยเฉพาะการคำนวณควอนตัม Isabel Nha Min Le, Qiskit Intern และนักศึกษาระดับปริญญาโทที่ RWTH Aachen University กล่าวว่า “วันเด็กผู้หญิงเป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมในการสร้างแรงบันดาลใจและกระตุ้นผู้เชี่ยวชาญด้านคอมพิวเตอร์ควอนตัมแห่งอนาคต และช่วยสร้างแรงงานควอนตัมในเยอรมันที่เท่าเทียมกัน”
Qiskit ไม่เพียงแต่จัดกิจกรรม แต่ยังส่งเสริมความสัมพันธ์กับอาจารย์และสถาบันในท้องถิ่น เนื่องจากนี่อาจเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการพัฒนาชุมชนท้องถิ่น การสร้างเครือข่ายท้องถิ่นต้องอาศัยความร่วมมือและระหว่างสถาบันในท้องถิ่น นอกจากนี้ นักศึกษาควอนตัมและนักพัฒนาทั่วเยอรมนีได้เริ่มใช้ Qiskit เป็นภาษาที่ใช้สำหรับการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ควอนตัม
ประวัติศาสตร์ได้แสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนไปสู่แนวคิดแบบโอเพนซอร์สนำไปสู่การเร่งความเร็วของนวัตกรรมและความก้าวหน้าของเทคโนโลยีในการประมวลผลกำลังสูง เมื่อเรียนรู้จากสิ่งนี้ คอมพิวเตอร์ควอนตัมจำนวนมากได้นำแนวคิดโอเพ่นซอร์สมาใช้ตั้งแต่เริ่มต้น ซึ่งเป็นแนวคิดพื้นฐานของชุมชน Qiskit
เข้าถึงโปรแกรมสำหรับนักการศึกษาและนักวิจัย
ทีม IBM ได้พัฒนาโปรแกรมเพื่อส่งเสริมการเข้าถึงคอมพิวเตอร์ควอนตัมจริงสำหรับผู้ชมที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น โปรแกรมIBM Quantum Educatorsให้การเข้าถึงฮาร์ดแวร์ควอนตัมจริงสำหรับนักการศึกษาและอาจารย์ในมหาวิทยาลัย Fachhochschulen และโรงเรียนมัธยมที่ใช้หนังสือเรียน Qiskit ออนไลน์ฟรีในหลักสูตรของพวกเขา เพื่อให้นักเรียนสามารถเข้าถึงคอมพิวเตอร์ควอนตัมระหว่างการสอน โดยไม่ต้องเสียเวลารอนาน ผู้สนใจสามารถส่งใบสมัครเข้ารับการตรวจสอบได้

Robot Auto process

โครงการIBM Quantum Researchersแทนที่จะมุ่งเน้นไปที่นักวิจัยเชิงวิชาการ ซึ่งรวมถึงนักวิจัยหลังปริญญาเอกและนักศึกษาปริญญาเอก ที่ทำงานในโครงการวิจัยคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่อาจนำไปสู่การตีพิมพ์ที่มีผลกระทบในด้านต่างๆ เช่น การพัฒนาอัลกอริธึมใหม่หรือการควบคุมระบบ qubit ที่ดีขึ้น ปัจจุบันมีระบบ 5- และ 7-qubit มากมายสำหรับนักวิชาการที่ลงทะเบียนในโปรแกรมนี้ นอกจากนี้ สำหรับนักวิจัยที่ต้องการระบบขั้นสูงสำหรับงานของพวกเขา IBM ขอเสนอ Access Award ตามโครงการสำหรับการเข้าถึงระบบ 16-qubit ชั่วคราว นักวิทยาศาสตร์สามารถสมัครเข้าร่วมโครงการได้โดยส่งข้อเสนอโครงการเพื่อทบทวนด้านเทคนิคและข้อดี โดยคาดหวังว่ารางวัลจะนำไปสู่ผลลัพธ์ที่จะแบ่งปันกับชุมชนวิทยาศาสตร์ผ่านการตีพิมพ์หรือการนำเสนอในการประชุม