変曲点における主要な量子 |マサチューセッツ工科大学ニュース

ダナ・フリードマンは早期採用者を探しています。

彼女は、設立されたばかりの MIT Quantum Initiative (QMIT) のファカルティ ディレクターです。この新しい役割において、フリードマンは科学、技術、産業、国家安全保障における最も重大な課題に量子のブレークスルーを適用するという野心的な全研究所規模の取り組みを具体化しています。

MIT 学長サリー・コーンブルースの最新の学際的な取り組み 戦略的取り組みでは、さまざまな業界から MIT の研究者と分野の専門家が集まり、量子ソリューションが最大の効果を達成できる実際的な課題を特定し、取り組むことになります。

「私たちは、量子の幅広い進歩がどのように量子の将来を再考する機会を生み出したかをすでに見てきました。 安全 そして 暗号化、新しいナビゲーション モードを想像し、測定することもできます。 重力波 より正確には、まったく新しい方法で宇宙を観察することです」と、フレデリック・ジョージ・キーズ化学教授のフリードマン氏は言う。私たちは量子の将来性と、その遺産が 20 年後にどうなるかに投資しています。」

QMIT — その名前は、量子情報の基本単位である「量子ビット」にちなんだもの — は、12 月 8 日にキャンパスで終日イベントを開催して正式に発足します。このイニシアチブでは、時間の経過とともに、学術、公共、企業が最先端の統合量子システムと関わるための物理的な拠点をキャンパスの中心に設立する予定です。 MITのキャンパスを超えて、QMITは米国政府やMITリンカーン研究所とも緊密に連携し、量子ハードウェア開発、システムエンジニアリング、ラピッドプロトタイピングにおける同研究所の能力を国家安全保障の優先事項に適用する予定だ。

「MIT Quantum Initiative は、国の科学、経済、技術の競争力に役立つタイムリーな機会を捉えています」と MIT の研究担当副学長のイアン A. ウェイツは述べています。 「量子能力が変曲点に近づいている中、QMITは全学校と大学、そして世界中の企業の学生や研究者を巻き込んで、センシング能力と計算能力の段階的な変化が幅広い分野に何を意味するのかを考えてもらいます。健康と生命科学、基礎物理学研究、サイバーセキュリティ、材料科学、周囲の世界のセンシングなどに、信じられないほどのチャンスが存在します。」

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量子現象は、光や重力と同じように私たちの世界の基礎です。非常に小さいスケールでは、原子と素粒子の相互作用は、マクロサイズの世界の物理法則とは異なる一連の規則によって制御されます。これらの法則は量子力学と呼ばれます。

「量子は、ある意味、すべての根底にあるものです」とフリードマンは言う。

量子デバイスは、量子の特性を活用することで、信じられないほどの速度で情報を処理し、従来のスーパーコンピューターでは実現不可能な複雑な問題を解決し、超高精度のセンシングと測定を可能にします。速度と精度の向上は、特定のユースケースに関連して、また完全な量子システムの一部として最適化されたときに最も強力になります。 QMIT は、コンピューター、センサー、ネットワーク、シミュレーション、アルゴリズムなどの量子ツールを、これらのシステムの対象ユーザーと共同開発するための、ドメインを越えたコラボレーションに焦点を当てます。

QMIT は発展するにつれて、量子分野のトップ研究者が率いるプログラムの柱として組織化されます。 パオラ・カペラロ、フォード工学教授、核科学工学および物理学の教授。 アイザック・チュアン、ジュリアス・A・ストラットン電気工学および物理学の教授。 パブロ・ハリロ＝エレーロ、セシルとアイダ・グリーン物理学教授。 ウィリアム・オリバー、ヘンリー・エリス・ウォーレン（1894年）電気工学およびコンピュータサイエンスの教授および物理学の教授。 ヴラダン・ヴレティッチレスター・ウルフ物理学教授。そして ジョニリン・ヨーダーMIT リンカーン研究所の量子対応計算グループのアソシエート リーダー。

QMIT は、物理学、工学、数学、コンピューター サイエンスにおける量子研究の中核をサポートしながら、その最前線でコミュニティを天文学、生物学、化学、材料科学、医学に拡大することを約束しています。

「誰かが統合できる基盤を提供すれば、進歩が大幅に加速します」とフリードマン氏は言います。 「おそらく、私たちが構築した量子シミュレーターがどのように光合成をモデル化できるのかを解明したいと考えています。それが正しい質問であれば、あるいはおそらく正しい質問は、10 個の失敗した触媒を研究して、なぜ失敗したかを確認することです。」

「私たちは、量子ツールを使ってアプローチできる実際の問題が何であるかを解明し、今後 5 年間でそれに向けて取り組むつもりです」と彼女は付け加えた。 「私たちは、影響力をサポートする方法で量子の前進の勢いを変えるつもりです。」

MIT Quantum Initiative は、研究担当副学長室 (VPR) およびイノベーション戦略室の支援を受けて、エレクトロニクス研究所 (RLE) に管理運営されます。

QMIT は、MIT 量子工学センター (CQE) の自然な拡張であり、量子技術の実用化を加速するために MIT キャンパスとリンカーン研究所全体で 80 名を超える主任研究者が参加する研究の強力な拠点です。

「CQE は、米国政府のスポンサーや業界の協力者と連携して、学生と研究者の非常に強力なエコシステムを育成してきました。 量子年次研究会議 (QuARC) と専門能力開発クラス」と、電気工学のデュガルド C. ジャクソン教授で RLE ディレクターのマーク バルド氏は述べています。

「元研究担当副社長のマリア・ズーバー氏、元リンカーン研究所所長のエリック・エヴァンス氏、マーク・バルド氏の支援を受けて、私たちは2019年にCQEとその業界会員グループを立ち上げ、量子科学と工学におけるMITの研究活動の橋渡しを支援しました」とリンカーン研究所で20年間勤務し、最近では研究所フェローとしてCQE所長を務めるオリバー氏は語る。 「私たちは今、量子の研究と教育への取り組みを深め、特に研究所全体の学生を巻き込み、量子科学と工学を活用して困難な問題を解決する方法を考える重要な機会を手にしています。」

2年前、物理学のトーマス・A・フランク教授（1977年）であるピーター・フィッシャーは、研究コンピューティングとデータ担当の副学長としての役割で、カペラロが率いる教員グループを結成し、バルド、オリバー、フリードマンなどが参加し、研究所全体に及ぶ取り組みを構築し始めた。今後、CQE の成功を活かして、オリバー氏は新しい MIT クアンタム イニシアチブの量子コンピューティングの柱を率いることになります。これにより、CQE の取り組みが、量子コンピューティング、業界の関与、エンド ユーザーとのつながりに焦点を当てたより大きな取り組みへと拡大されます。

「MIT の難しい」問題

QMIT は、量子科学および工学における同研究所の歴史的なリーダーシップを基礎にして構築されます。 1981 年の春、MIT は最初の エンディコットハウスでの計算物理カンファレンス、50人近くの物理学とコンピューティングの研究者が集まり、量子の実用的な可能性について検討します。これは現在、量子のキックオフとして広くみなされている知的瞬間です。 第二次量子革命。 (最初は 100 年前の量子力学の基本的な解明でした。)

今日、量子科学と工学の研究は研究室で「初」を次々と生み出し、新興企業の数も増えています。

MIT の研究者は、産業界や政府のパートナーと協力して、次のような分野で進歩を遂げています。 量子センシングこれには、原子スケールのシステムを使用して、距離や加速度などの特定の特性を極めて正確に測定することが含まれます。量子センシングは、より詳細を捕捉する脳画像装置や、より高い位置精度を備えた航空管制システムなどのアプリケーションで使用できる可能性があります。

もう一つの重要な研究分野は、 量子シミュレーション、量子コンピューターの力を利用して複雑なシステムを正確にエミュレートします。これにより、エネルギー効率の高いエレクトロニクス用の新材料の発見が促進されたり、医薬品開発のための有望な分子の同定が合理化されたりする可能性があります。

「歴史的に、量子が解決するであろう最も明確に表現された課題について考えるとき、最良の課題は MIT 内部から生まれました。私たちは問題に対する技術的解決策や科学への非伝統的なアプローチを受け入れます。多くの点で、私たちは早期採用者です。」とフリードマン氏は言います。

しかし、彼女はまた、量子が何を実現するかについての青天の霹靂な思考と、実際にロードマップを描くという非常に技術的で協力的な作業とを明確に区別している。 「それが『MITの難しい』問題です」と彼女は言う。

12 月 8 日の QMIT 立ち上げイベントでは、ノーベル賞受賞者や業界リーダーを含む MIT 教員を招いた講演やディスカッションが行われます。