メリーランド大学学長ダリル・パインズ博士が語る量子の未来 |ストーン ベリー著 | 2024 年 10 月

2024 年の量子世界会議で、ダリル・パインズ博士は次のように講演しました。 プレゼンテーション メリーランド州を 量子の資本 テクノロジー。パインズ氏は講演の中で、メリーランド大学の研究が「変化をもたらし、量子を現実に変えている」と強調した。

この記事では、彼のプレゼンテーションで議論されたトピックを振り返り、$ASTS、$RKLB、および $NVDA や $INTC などの半導体株との関連性を発見した特定の使用例について解説します。

Pines 氏は、UMD の研究所から直接生み出され、すでに複雑な問題を解決している現実世界の量子製品の例をいくつか共有しました。

メリーランド大学の量子技術センターから登場した量子技術の最初の現実世界への応用は、量子ダイヤモンド顕微鏡 (QDM) です。

この装置は、「調査対象となる幅広いアイテムからの磁界と無線周波数フィールドのパターンをマッピングするための優れた感度と分解能を提供します。」

量子技術を使用した磁気フィールドと無線周波数 (RF) フィールドのマッピングは、さまざまな分野に応用できます。

• 医用画像処理 (MRI 増強): 量子センサーは MRI の分解能を向上させ、強力な磁場を必要とせずに病気を早期に検出できるようにします。
• ナビゲーション (GPS の代替): 量子センサーは、地球の磁気異常をマッピングすることで、GPS が拒否された地域でも正確なナビゲーションを提供します。
• 通信システム (RF スペクトル最適化): 量子強化 RF マッピングは、干渉を軽減し、信号効率を向上させることでワイヤレス ネットワークを最適化できます。
• 安全保障と防衛 (ステルス航空機または潜水艦の探知): 量子センサーは、磁場とRF場の微細な変化をマッピングすることでステルス車両を検出できます。

• 材料科学 (磁性材料分析): 量子テクノロジーは材料の磁気特性の分析に役立ち、先進的な半導体や超伝導体の設計に役立ちます。
• 環境モニタリング (地球物理探査): 量子センサーは、磁気異常を介して地下資源や地殻活動を検出することで、地球物理探査を改善します。
• 量子コンピューティングと情報処理: 正確な磁場と RF フィールドのマッピングにより、より優れた Q ビット制御が保証され、量子コンピューティングのパフォーマンスが向上します。

紙幣の磁気インクにより、QDM はミクロン レベルで特性を検出できます。 Pines 氏はさらに、「QDM は他のアプリケーションの中でもユニークであり、磁気顕微鏡開発の広範な分野において真の競合相手はいません。」と続けました。

「QDM の応用は地球科学にも広がり、岩石内部の非常に古い粒子を研究するための主要な技術となり、地球の起源と歴史に関する重要な情報を提供しています。」

さらに、QDM は「次世代チップ技術の製造中の非侵襲的な品質管理に対する重要なニーズを満たす」ことになります。量子周波数マッピングは、$NVDA、$INTC、$AMD などの企業が次世代チップを開発するのに役立つ可能性があります。

UMD はセンサーと通信システムの進歩に成功してきました。同大学の研究は、量子処理が光通信の信頼性をどのように向上させることができるかを実証しました。

「簡単に言うと、地上に量子センサーを設置すれば、深宇宙レーザー通信がより高いデータレートを達成し、必要なレーザーパルスの出力が少なくなる可能性があります。」

この技術は宇宙技術の進歩に重大な影響を与える可能性があり、$RKLB や $ASTS のような宇宙企業の宇宙ベースの通信の取り組みを支援できる可能性があります。

常に強力な通信デバイスのみに依存するのではなく、地球上のセンサーを使用して、宇宙ベースの通信にゼロから取り組むことは、今日の通信方法に革命をもたらす可能性があります。 $ASTS のような企業は、大型アンテナを利用して宇宙から信号を送受信しています。

AST SpaceMobile は革新的であり、衛星を介した直接セル通信に関してほとんどの競合他社よりも優れた技術を誇っていますが、改良された地上センサーによる宇宙ベースの通信の強化は、通信業界のパラダイムシフトを意味します。

量子技術がこれを促進できれば、量子コンピューティングのリーダーである $IONQ のような企業は、地球上の電波塔に依存している大手通信会社に自社の技術とソリューションを提供できる可能性があります。

パインズ博士は、「他の研究では、量子イメージングによって地上望遠鏡や宇宙望遠鏡のサイズを縮小しながら、大型望遠鏡の分解能を数倍に高めることができることが示されています。」と述べました。

「画像では、解像度の観点から『真実』を見ることができます。赤い点は、実施された量子分析推定を表しており、非常に正確に『真実』を重ね合わせています。 Quantum は画像処理を強化します。」

これは、量子画像処理を通じて、研究者が系外惑星を発見し、宇宙領域についての理解を深め、蛍光と顕微鏡に革命をもたらすことができることを意味します。画像処理に基づくあらゆるものは量子技術によって強化され、さまざまな研究分野での革新につながる可能性があります。

「次に、量子インターネットと、それをすべて実現するデバイス、ネットワーク、エンドポイントを作成する取り組みについて話したいと思います。」

「中部大西洋地域量子ネットワーク (MARQI) は、量子ノードを接続し、量子インターネットへの道を開くことを目的としています。この取り組みは、超強力なコンピューター上で無条件に安全な通信と前例のない精度を提供することを目指しています。」

量子インターネットの構成要素は、量子モデムと量子ルーターです。

「量子モデムは、トラップされたイオン量子コンピュータと光ファイバーの間のインターフェースとして機能します。量子ルーターはシリコン フォトニクスを利用しています。量子インターネットに取り組んでいる研究グループは、このモデムのような小型のチップベースのデバイスも同時に開発しています。」

「重要な点の 1 つは、このテクノロジーにより消費電力が 10 分の 1 に削減されるということです。これは、これらの新しい開発の波を責任を持って推進する方法を模索し続ける上で重要な特性です。

これらのデバイスを商品化する新しい会社が準備中です。 UMD で設立されたその使命は、量子エンドポイントを接続し、長距離にわたる量子ビットの伝送を可能にするデバイスを開発することです。」

2024 年の秋に、量子ネットワークセンターは複数の大学や企業を活用して、量子インターネットの構築に必要な技術スタック全体を開発する予定です。

パインズ氏は次のように述べています。「私たちは IonQ との関係を強化し続けています。その会社は、物理学研究所の研究から生まれた革新的な新興企業であり、ニューヨーク証券取引所初の上場量子ソフトウェア会社であり、本社もディスカバリー地区にあります。

本日、IonQ からプレスリリースが発表され、国内に指定されている 15 か所の国防総省大学関連研究センターの 1 つである情報セキュリティ応用研究研究所 (ARLIS) との新しいパートナーシップに注目するのは興味深いことです。諜報の問題だ。」

「そして私たちは、IonQ とのパートナーシップを継続して Q-lab を拡張し、IonQ の量子コンピューターで計算作業をしたい人なら誰でもアクセスできるようにするために、900 万ドルの契約に署名しています。

また、ARLIS が IonQ と協力して、インテリジェンス アプリケーション向けの安全な量子コンピューターの新しいスイートを開発することにも興奮しています。」

2025 年の春、メリーランド大学は量子科学と工学の副専攻を開始し、「多くの分野から学生と教員を集め、次世代が量子ハードウェアの構築と量子コンピューティングのプログラミングの経験を確実に得られるようにします。」 」

この革新的な業界における新しい才能の開発とイノベーターの需要は、メリーランド州のエコシステムに力を与えるでしょう。より多くの人材がカレッジパークを量子技術のシリコンバレーに一歩近づけるでしょう。

先見の明のあるリーダーが指揮をとることで、メリーランド大学の量子の未来は一歩近づいています。 UMD は「恐れることなく前進する」というモットーを掲げ、イノベーションの中心地となる可能性を世界に示しています。

私はメリーランド州と IonQ の発展を注意深く観察し、これらのグループが量子コンピューターの助けを借りて現代の最も壮大な課題にどのように取り組んでいるかを見ていきます。