QuARC 2023: Η αιχμή της κβαντικής επιστήμης και τεχνολογίας

Η συνάντηση των κορυφαίων μυαλών στην κβαντική επιστήμη

Η δεύτερη ετήσια Διάσκεψη Έρευνας QuARC (Quantum Science and Engineering Consortium) συγκέντρωσε φοιτητές και μεταδιδακτορικούς ερευνητές του MIT, προσωπικό, καθηγητές και βιομηχανικούς συνεργάτες για μια διήμερη εξερεύνηση της αιχμής στην κβαντική επιστήμη και μηχανική. Η εκδήλωση πραγματοποιήθηκε στις 23 και 24 Ιανουαρίου στο Omni Mount Washington Resort στο Νιου Χάμσαϊρ.

Κεντρικές ομιλίες και παρουσιάσεις

Στο QuARC, οι συμμετέχοντες είχαν την ευκαιρία να παρακολουθήσουν κεντρικές ομιλίες από εξέχοντες στοχαστές του τομέα, καθώς και παρουσιάσεις και αφίσες με τα τελευταία αποτελέσματα της έρευνας του MIT. Η διάσκεψη, που ξεκίνησε το 2022, δίνει την ευκαιρία στα μέλη του QSEC να αλληλεπιδράσουν με φοιτητές και καθηγητές του MIT και να αποκτήσουν βαθύτερη κατανόηση του έργου τους.

Η κβαντική κοινότητα του MIT

«Το MIT διαθέτει μια εξαιρετικά ευρεία κβαντική κοινότητα που καλύπτει την έρευνα από την κβαντική αίσθηση έως την κβαντική δικτύωση και την κβαντική υπολογιστική. Το QuARC είναι η ευκαιρία μας να συγκεντρωθούμε, να δημιουργήσουμε συνδέσεις και να εστιάσουμε στην κβαντική επιστήμη και μηχανική με τους συναδέλφους μας από την πανεπιστημιούπολη, το MIT Lincoln Laboratory, κυβερνητικούς χορηγούς και τη βιομηχανική μας ομάδα,» δηλώνει ο William D. Oliver, καθηγητής ηλεκτρολόγων μηχανικών και φυσικής και διευθυντής του Κέντρου Κβαντικής Μηχανικής.

Η συμβολή του Peter Shor στην κβαντική υπολογιστική

Ο Peter Shor, καθηγητής εφαρμοσμένων μαθηματικών στο MIT, άνοιξε την πρώτη βραδιά με μια κεντρική ομιλία για τη διόρθωση κβαντικών σφαλμάτων, μια λειτουργία που θα είναι ουσιαστική για τη δημιουργία λειτουργικών κβαντικών υπολογιστών. Αρχίζοντας με την ανάπτυξη του Αλγορίθμου Shor το 1994 —ένας αλγόριθμος-ορόσημο που έδειξε ότι ένας κβαντικός υπολογιστής θα μπορούσε να παραγοντοποιήσει μεγάλα ακέραια αριθμητικά πολύ πιο γρήγορα από τον καλύτερο γνωστό κλασικό αλγόριθμο— ο Shor συζήτησε την ιστορία της διόρθωσης σφαλμάτων και ολοκλήρωσε με παραδείγματα πιο πρόσφατων κβαντικών κωδίκων όπως οι κώδικες υπεργράφων προϊόντων.

Η έρευνα της Google Quantum AI

Τη δεύτερη ημέρα του QuARC, ο κεντρικός ομιλητής ήταν ο Erik Lucero, επικεφαλής κβαντικός μηχανικός και διευθυντής τοποθεσίας στην Google Quantum AI. Στην ομιλία του, ο Lucero αναφέρθηκε στην έρευνα της ομάδας του που δείχνει την ικανότητα καταστολής των κβαντικών σφαλμάτων με την κλιμάκωση ενός λογικού qubit επιφανειακού κώδικα. Αυτά τα αποτελέσματα σηματοδοτούν την πρώτη πειραματική επίδειξη όπου η διόρθωση κβαντικών σφαλμάτων αρχίζει να βελτιώνει την απόδοση με την αύξηση του αριθμού των qubits, φωτίζοντας το μονοπάτι για την επίτευξη των λογικών ποσοστών σφαλμάτων που απαιτούνται για την υπολογιστική.

Η σημασία των θεωρητικών και πειραματικών εξελίξεων

«Βρήκα τις ομιλίες του καθηγητή Shor και του Dr. Lucero να είναι ένας εξαιρετικός συνδυασμός θεωρητικών και πειραματικών εξελίξεων στην κβαντική επιστήμη και μηχανική, και μόνο με έκαναν πιο ενθουσιασμένο για τις μελλοντικές εξελίξεις στον τομέα μας,» λέει ο Hamza Raniwala, ένας από τους συμπροέδρους του QuARC και μεταπτυχιακός φοιτητής από το Εργαστήριο Κβαντικής Φωτονικής του καθηγητή Dirk Englund.

Οργάνωση και υποστήριξη της εκδήλωσης

Η εκδήλωση οργανώθηκε από φοιτητές του διεπιστημονικού προγράμματος Κβαντικής Πληροφορικής και Μηχανικής (iQuISE) του MIT, με συνδιοργανωτές το Κέντρο Κβαντικής Μηχανικής (CQE), το Ερευνητικό Εργαστήριο Ηλεκτρονικής (RLE) και τα Εργαστήρια Τεχνολογίας Μικροσυστημάτων (MTL), με υποστήριξη από το MIT.nano.

Η σημασία της φυσικής παρουσίας

Μια σημαντική αλλαγή από την περσινή πρώτη εκδήλωση ήταν η πραγματοποίηση του QuARC 2023 με φυσική παρουσία. «Το QuARC είναι μια εξαιρετική πλατφόρμα για την οικοδόμηση μιας αίσθησης κβαντικής κοινότητας, ειδικά με φυσική παρουσία,» λέει η Yuqin “Sophia” Duan, η άλλη συμπρόεδρος της εκδήλωσης που επίσης προέρχεται από το εργαστήριο Englund. «Ήταν υπέροχο να βλέπεις φοιτητές που είχαν γνωριστεί μόνο μέσω Zoom να κάνουν σκι μαζί την πρώτη μέρα. Επιπλέον, η ανεπίσημη συνομιλία με βιομηχανικούς εκπροσώπους στο τραπέζι του μεσημεριανού είναι τόσο πολύτιμη που μπορεί να είναι δύσκολο να αναπαραχθεί σε μια εικονική ρύθμιση.»

Θεματικές συνεδρίες και συντονιστές

Οι θεματικές συνεδρίες και οι συντονιστές τους ήταν:

• Μηχανική ελαττωμάτων στερεάς κατάστασης (μεταπτυχιακός φοιτητής Kevin Chen)
• Κβαντική αίσθηση και απεικόνιση (μεταπτυχιακός φοιτητής Guoqing Wang)
• Υπεραγώγιμα κβαντικά συστήματα (μεταπτυχιακή φοιτήτρια Sarah Muschinske)
• Υλικά και συσκευές χαμηλών διαστάσεων (μεταπτυχιακός φοιτητής Hao Tang)
• Οπτική και φωτονική (επισκέπτης επιστήμονας Ryan Hamerly)
• Ατομική, μοριακή, οπτική φυσική (μεταπτυχιακός φοιτητής Pierre Barral)
• Κβαντικοί αλγόριθμοι και μηχανική μάθηση (μεταπτυχιακός φοιτητής Boning Li)

Η συμβολή του QuARC στην κβαντική κοινότητα

Ο Marc Baldo, διευθυντής του RLE και καθηγητής ηλεκτρολόγων μηχανικών, χαιρέτισε το QuARC ως την κορύφωση της «πρωτοποριακής όρασης του