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欧洲核子研究中心无垢遇到量子技术

物理学 2022-04-16 23:59:07

欧洲核子研究中心马修·查尔莫斯 宙斯盾1T反物质陷阱堆栈

欧洲粒子物理研究所的宙斯盾实验能够探索来自正电子湮灭的光子的多粒子纠缠性质,并且是欧洲粒子物理研究所现有的与量子技术相关的研究的几个例子之一

信用:欧洲核子研究中心 今天的信息和通信技术源于上个世纪量子力学的发明和发展

但是,尽管数十亿个晶体管可以装进你的智能手机,或者光子可以在激光的帮助下在互联网上传播,但支撑“第一次量子革命”的设备仅仅依赖于量子力学的奇怪特性——它们不能直接使用它们

欧洲粒子物理研究所(CERN)总干事法比奥拉·吉奥蒂(Fabiola Gianotti)在6月宣布的欧洲粒子物理研究所量子技术倡议(QTI)认为,欧洲粒子物理研究所将加入一项快速增长的全球努力,以实现“第二次量子革命”——利用叠加和纠缠等现象,使一个物体能够同时在两个地方,或者立即影响另一个物体,从而构建新的计算、通信、传感和模拟设备。

很难预测这种量子技术对社会的影响,但对于高能物理和欧洲核子研究中心来说,好处是显而易见的

它们包括应对未来数据分析挑战的先进计算算法、搜索隐藏扇形粒子和引力波的超灵敏探测器,以及使用控制良好的量子系统来模拟或再现复杂多体量子现象的行为以进行理论研究

尽管对量子技术领域来说相对较新,但欧洲核子研究中心处于一个独特的位置,拥有多种技能和技术——包括软件、计算和数据科学、理论、传感器、低温学、电子学和材料科学——这是多学科努力所必需的

欧洲粒子物理研究所反质子减速器的宙斯盾系统能够探索来自电子偶素湮灭的光子的多粒子纠缠性质,是欧洲粒子物理研究所已经在相关技术领域工作的现有实验的几个例子之一

欧洲核子研究中心还提供了有价值的使用案例来帮助比较经典和量子方法在某些应用中的效果,正如最近加州理工学院的一个团队使用一台包含1098个超导量子比特的量子计算机从LHC数据中“重新发现”希格斯玻色子所证明的那样

欧洲核子研究中心丰富的学术和行业关系网络在独特的合作中工作,如欧洲核子研究中心开放实验室是进一步的优势

通往欧洲粒子物理研究所的第一条道路始于2018年11月欧洲粒子物理研究所开放实验室组织的高能物理量子计算研讨会,随后是若干倡议、试点项目和活动

在接下来的三年里,该计划将在HL-LHC(2030年代末)及以后的时间尺度上评估量子技术对欧洲核子研究中心和高能物理的潜在影响

治理和运作工具正在最后确定,具体的R&D目标正在四个主要量子技术领域确定:计算;传感和计量;交流;模拟和信息处理

欧洲粒子物理研究所还将与专家、大学和行业合作开发一个国际教育和培训项目,并确定欧洲粒子物理研究所成员国、高能物理界、其他科学研究界和整个社会的知识共享机制

“通过参与这个快速发展的领域,欧洲核子研究中心不仅能提供很多东西,而且还能直接从中受益,”欧洲核子研究中心QTI协调员、欧洲核子研究中心开放实验室负责人阿尔韦托·迪·梅格里奥说

“欧洲粒子物理研究所量子技术计划,通过帮助组织和协调与我们的社区和许多国际公共和私人倡议的活动,是为这个激动人心的量子未来做准备的重要一步

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