Ziyosfera

Kvant muhandisligi

УВ нурлари билан нурланган коллоид квант нуқталар. Квант нуқталарининг турли ўлчамлари квант чеклови туфайли турли рангдаги ёруғликни чиқаради.

Квант муҳандислиги квант механикаси қонунларидан фойдаланган ҳолда технологияларни ривожлантиришни ўз ичига олади. Квант муҳандислиги квант технологияларини, масалан, квант сенсорлари ёки квант компютерлари каби технологияларни ривожлантириш учун квант механикасидан восита сифатида фойдаланади.

Ҳозирда мавжуд бўлган кўплаб қурилмалар квант механикаси эффектларига асосланади ва улар тиббиёт, оптик алоқа, юқори тезликдаги интернет ва юқори самарали ҳисоблаш технологиялари орқали жамиятда инқилоб қилган. Лазерлардан тортиб, МРИ тасвирлаш ва транзисторларни яратишгача бўлган технологик ютуқлардан сўнг, иккинчи тўлқин квант технологиялари жамиятга шунга ўхшаш таъсир кўрсатиши кутилмоқда. Бу янги технологиялар квант механикаси тизимининг мувозанатидан фойдаланиши, атом ўлчамидаги тизимларни тушуниш ва бошқариш бўйича сўнгги йилларда эришилган ютуқларга асосланади. Квант механикаси эффектлари янги технологияларда ресурс сифатида қўлланади ва уларнинг қўлланилиш доираси кенг бўлиб, квант сенсорлари[1][2] ва янги тасвирлаш усуллари[3], хавфсиз алоқа (квант интернет)[4][5][6] ва квант ҳисоблаш каби соҳаларни ўз ичига олади[7][8][9][10][11].

Тарихи

Квант технологиялари соҳасида дастлабки изоҳ 1997-йилда Герард Ж. Милбурн томонидан ёзилган китобда берилган бўлиб[12], кейинчалик 2003-йилда Милбурн ва Жонатҳан П. Доwлинг[13] ҳамда Давид Деуцч[14] томонидан у ҳақида мақолалар ёзилган.

Ҳозирда мавжуд бўлган кўплаб қурилмалар квант механикаси эффектларига асосланади. Масалан, лазер тизимлари, транзисторлар ва яримўтказгич қурилмалари, шунингдек МРИ тасвирлаш қурилмалари. Буюк Британия Мудофаа Илмий ва Технологик Лабораторияси (ДСТЛ) бу қурилмаларни 'квант 1.0' деб атаб, уларни 'квант 2.0' дан ажратиб кўрсатган[15].

2010 йилдан бошлаб кўплаб ҳукуматлар квант технологияларини ўрганиш учун дастурлар яратди[16], масалан, Буюк Британия Миллий Квант Технологиялари Дастури[17], Сингапурда Квант Технологиялари Маркази ва Нидерландияда ҚуТеч[18]. 2016-йилда Европа Иттифоқи Квант Технологиялари Флагмани лойиҳасини тақдим этди[19][20][21][22]. 2018-йил декабр ойида АҚШда Миллий Квант Ташаббуси Акти қабул қилинди, бу ҳар йили квант тадқиқотларига 1 миллиард доллар ажратади[23]. Хитой 76 миллиард Юан (тахминан 10 миллиард Евро) миқдорида инвестиция билан дунёдаги энг йирик квант тадқиқот марказини қурмоқда[24][25]. Ҳиндистон ҳукумати ҳам Квант Технологиялари Миллий Миссияси доирасида ушбу соҳага 8000 крор Рупий (тахминан 1,02 миллиард доллар) инвестиция киритди[26].

Хусусий сектор ҳам квант технологияларига катта сармоялар киритмоқда. Гоогле, Д-wаве Сйстемс ва Калифорния Санта Барбара Университети[27] каби ташкилотлар квант технологияларини ривожлантириш учун ҳамкорлик ва инвестициялар қилмоқда.

Қўлланилиши

Хавфсиз алоқа

Хавфсиз квант алоқа квант компютер тизимлари мавжуд бўлганида ҳозирги криптография тизимларини бузиши мумкин бўлган усуллар, масалан, Шор алгоритми ёрдамида 'квант хавфсиз' бўлиши кутилмоқда. Бу усуллар квант калитини тарқатиш (ҚКД) ни ўз ичига олади, бу усул билан ёруғлик ёрдамида маълумот узатиш ва бу узатишни фойдаланувчига аниқ қилиб кўрсатиш мумкин бўлади. Яна бир усул квант тасодифий рақамлар генератори бўлиб, бу ҳақиқий тасодифий рақамларни ишлаб чиқаришга қодир, бу эса тасодифийликни тақлид қилувчи квант бўлмаган алгоритмлардан фарқ қилади[28].

Ҳисоблаш

Квант компютерлари оптималлаштириш ва машинасозликда бир қатор муҳим қўлланишларга эга бўлиши кутилмоқда. Улар катта сонларни факторизация қилиш ва маълумот узатиш хавфсизлигини таъминлашда муҳим жараён бўлган Шор алгоритмини бажариш қобилияти билан машҳур[29][30] .

Квант симуляторлари ҳақиқий дунё тизимини, масалан, кимёвий бирикмаларни симуляция қилиш учун мўлжалланган квант компютерлари турларидир[29]. Улар умумий мақсадли квант компютерлардан кўра осонроқ қурилади, чунки ҳар бир компонент устидан тўлиқ назорат қилиш керак эмас. Ҳозирда ривожлантирилаётган квант симуляторларига ултрасовуқ атомлар, ионлар, суперўтказувчи кюбитлар қаторлари ва бошқалар киради[29].

Сенсорлар

Квант сенсорлари позициялаш тизимлари, алоқа технологиялари, электр ва магнит майдон сенсорлари, гравиметрия[31] ҳамда фуқаро муҳандислиги[32] ва сейсмология каби геофизик соҳаларда бир қатор қўлланмаларга эга бўлиши кутилмоқда.

Таълим дастурлари

Квант муҳандислиги ўзининг муҳандислик йўналишига айланмоқда. Квант саноати квант мехникасини тушунадиган ишчи кучига муҳтож. Ҳозирда квант технологиялари соҳасидаги олимларнинг аксарияти физика ёки муҳандислик бўйича маълумотга эга ва „квант муҳандислик кўникмалари“ни тажриба орқали ўзлаштирган. Йигирмадан ортиқ компаниялар ўртасида ўтказилган сўровнома квант саноатига янги ходимлардан талаб қилинадиган илмий, техник ва „юмшоқ“ кўникмаларни тушунишга қаратилган эди. Натижалар компаниялар одатда квант технологияларига оид билимга эга бўлган ва бир вақтнинг ўзида лаборатория кўникмаларига эга одамларни излашини кўрсатади[33].

Бир қатор техник университетлар ушбу соҳада таълим дастурларини ишга туширди. Масалан, ЭТҲ Зурич Квант Муҳандислиги Магистрлик Дастурини ишга туширди, бу электротехника бўлими (Д-ИТЕТ) ва физика бўлими (Д-ПҲЙС) ўртасидаги қўшма лойиҳа ҳисобланади, ва Wатерлоо Университети Квант Ҳисоблаш Институтида бирлашган магистратура муҳандислик дастурларини ишга туширган[34][35] . Шунингдек, Делфт Университети, Мюнхен Техника Университети, МИТ, CентралеСупéлеc ва бошқа техник университетларда шунга ўхшаш дастурлар амалга оширилмоқда.

Бакалавр таълими соҳасида ихтисослик имкониятлари кам. Бироқ, баъзи муассасалар дастурларни таклиф қила бошлади. Шерброоке Университети квант маълумот[36], Wатерлоо Университети электротехника дастурини ва Янги Жанубий Уэлс Университети квант муҳандислиги бўйича бакалавр дастурини таклиф қилади[37].

Талабалар сигнал ва маълумотларни қайта ишлаш, оптоэлектроника ва фотоника, интеграл занжирлар (биполяр, CМОС) ва электрон аппарат архитектураси (ВЛСИ, ФПГА, АСИC) бўйича таълим оладилар. Бундан ташқари, улар квант сенсорлари, квант алоқа ва криптография, квант маълумотларни қайта ишлаш каби янги қўлланмаларга таъсир қиладиган тамойилларни ўрганадилар. Улар квант симуляцияси ва квант ҳисоблаш тамойилларини ўрганадилар ва тузоққа туширилган ионлар ва суперўтказувчи занжирлар каби турли квант ишлов бериш платформалари билан танишадилар. Лаборатория лойиҳалари талабаларга квант қурилмаларни амалга ошириш учун зарур бўлган техник кўникмаларни ривожлантиришда ёрдам беради ва уларнинг квант технологияларидаги билимини мустаҳкамлайди.

Манбалар

  1. ↑ Деген, C. Л.; Реинҳард, Ф.; Cаппелларо, П. (2017-07-25). "Қуантум сенсинг". Ревиэwс оф Модерн Пҳйсиcс 89 (3): 035002. дои:10.1103/РевМодПҳйс.89.035002. ҳттпс://линк.апс.орг/дои/10.1103/РевМодПҳйс.89.035002. 
  2. ↑ Босс, Ж. М.; Cужиа, К. С.; Зопес, Ж.; Деген, C. Л. (2017-05-26). "Қуантум сенсинг wитҳ арбитрарй фреқуэнcй ресолутион" (эн). Сcиэнcе 356 (6340): 837–840. дои:10.1126/сcиэнcе.аам7009. ИССН 0036-8075. ПМИД 28546209. ҳттпс://www.сcиэнcе.орг/дои/10.1126/сcиэнcе.аам7009. 
  3. ↑ Мореау, Паул-Антоине; Тонинелли, Эрмес; Грегорй, Тҳомас; Падгетт, Милес Ж. (2019). "Имагинг wитҳ қуантум статес оф лигҳт" (эн). Натуре Ревиэwс Пҳйсиcс 1 (6): 367–380. дои:10.1038/с42254-019-0056-0. ИССН 2522-5820. ҳттпс://www.натуре.cом/артиcлес/с42254-019-0056-0. 
  4. ↑ Лиао, Шенг-Каи; Cаи, Wен-Қи; Лиу, Wеи-Юэ; Зҳанг, Лианг; Ли, Янг; Рен, Жи-Ганг; Йин, Жуан; Шен, Қи эт ал. (2017). "Сателлите-то-гроунд қуантум кей дистрибутион" (эн). Натуре 549 (7670): 43–47. дои:10.1038/натуре23655. ИССН 1476-4687. ПМИД 28825707. ҳттпс://www.натуре.cом/артиcлес/натуре23655. 
  5. ↑ Йин, Жуан; Ли, Ю-Ҳуаи; Лиао, Шенг-Каи; Янг, Менг; Cао, Юан; Зҳанг, Лианг; Рен, Жи-Ганг; Cаи, Wен-Қи эт ал. (2020). "Энтанглемент-басед сеcуре қуантум cрйптограпҳй овер 1,120 километрес" (эн). Натуре 582 (7813): 501–505. дои:10.1038/с41586-020-2401-й. ИССН 1476-4687. ПМИД 32541968. ҳттпс://www.натуре.cом/артиcлес/с41586-020-2401-й. 
  6. ↑ Чен, Ю-Ао; Зҳанг, Қианг; Чен, Тенг-Юн; Cаи, Wен-Қи; Лиао, Шенг-Каи; Зҳанг, Жун; Чен, Каи; Йин, Жуан эт ал. (2021). "Ан интегратед спаcе-то-гроунд қуантум cоммуниcатион нетwорк овер 4,600 километрес" (эн). Натуре 589 (7841): 214–219. дои:10.1038/с41586-020-03093-8. ИССН 1476-4687. ПМИД 33408416. ҳттпс://www.натуре.cом/артиcлес/с41586-020-03093-8. 
  7. ↑ Ладд, Т. Д.; Железко, Ф.; Лафламме, Р.; Накамура, Й.; Монроэ, C.; О’Бриэн, Ж. Л. (2010). "Қуантум cомпутерс" (эн). Натуре 464 (7285): 45–53. дои:10.1038/натуре08812. ИССН 1476-4687. ПМИД 20203602. ҳттпс://www.натуре.cом/артиcлес/натуре08812. 
  8. ↑ Аруте, Франк; Аря, Кунал; Баббуш, Рян; Баcон, Даве; Бардин, Жосепҳ C.; Барендс, Рами; Бисwас, Рупак; Боихо, Сергио эт ал. (2019). "Қуантум супремаcй усинг а программабле суперcондуcтинг проcессор" (эн). Натуре 574 (7779): 505–510. дои:10.1038/с41586-019-1666-5. ИССН 1476-4687. ПМИД 31645734. ҳттпс://www.натуре.cом/артиcлес/с41586-019-1666-5. 
  9. ↑ Георгесcу, Иулиа (2020). "Траппед ион қуантум cомпутинг турнс 25" (эн). Натуре Ревиэwс Пҳйсиcс 2 (6): 278. дои:10.1038/с42254-020-0189-1. ИССН 2522-5820. 
  10. ↑ МаcҚуарриэ, Эван Р.; Симон, Чристопҳ; Симмонс, Степҳаниэ; Маине, Элиcиа (2020). "Тҳе эмергинг cоммерcиал ландсcапе оф қуантум cомпутинг" (эн). Натуре Ревиэwс Пҳйсиcс 2 (11): 596–598. дои:10.1038/с42254-020-00247-5. ИССН 2522-5820. ҳттпс://www.натуре.cом/артиcлес/с42254-020-00247-5. 
  11. ↑ Зҳонг, Ҳан-Сен; Wанг, Ҳуи; Денг, Ю-Ҳао; Чен, Минг-Ченг; Пенг, Ли-Чао; Луо, Йи-Ҳан; Қин, Жиан; Wу, Диан эт ал. (2020). "Қуантум cомпутатионал адвантаге усинг пҳотонс" (эн). Сcиэнcе 370 (6523): 1460–1463. дои:10.1126/сcиэнcе.абе8770. ИССН 0036-8075. ПМИД 33273064. ҳттпс://www.сcиэнcе.орг/дои/10.1126/сcиэнcе.абе8770. 
  12. ↑ Счрöдингер’с Мачинес, Г. Ж. Милбурн, W Ҳ Фреэман & Cо. (1997) (Wайбаcк Мачине сайтида Аугуст 30, 2007, санасида архивланган)
  13. ↑ Доwлинг, Ж. П.; Милбурн, Г. Ж. (2003). "Қуантум Течнологй: Тҳе Сеcонд Қуантум Револутион". Пҳил. Транс. Р. Соc. А 361 (1809): 1655–1674. дои:10.1098/рста.2003.1227. ПМИД 12952679. 
  14. ↑ "Пҳйсиcс, Пҳилосопҳй, анд Қуантум Течнологй (Wайбаcк Мачине сайтида 2009-01-07 санасида архивланган), " Д.Деуцч ин тҳе Проcеэдингс оф тҳе Сихтҳ Интернатионал Cонференcе он Қуантум Cоммуниcатион, Меасуремент анд Cомпутинг, Шапиро, Ж. Ҳ. анд Ҳирота, О., Эдс. (Ринтон Пресс, Принcетон, НЖ. 2003)
  15. ↑ Ж. Притчард анд С. Тилл. „УК Қуантум Течнологй Ландсcапе 2014“
  16. ↑ Тҳеw, Роб; Женнеwеин, Тҳомас; Сасаки, Масаҳиде (2019). "Фоcус он қуантум сcиэнcе анд течнологй инитиативес ароунд тҳе wорлд". Қуантум Сcиэнcе анд Течнологй 5: 010201. дои:10.1088/2058-9565/аб5992. 
  17. ↑ Книгҳт, Петер; Wалмслей, Иан (2019). "УК натионал қуантум течнологй программе". Қуантум Сcиэнcе анд Течнологй 4 (4): 040502. дои:10.1088/2058-9565/аб4346. 
  18. ↑ 'А литтле бит, беттер' Тҳе Эcономист, 18тҳ Жуне 2015
  19. ↑ Риэдел, Мах Ф.; Биноси, Даниэле; Тҳеw, Роб; Cаларcо, Томмасо (2017). "Тҳе Эуропеан қуантум течнологиэс флагшип программе". Қуантум Сcиэнcе анд Течнологй 2 (3): 030501. дои:10.1088/2058-9565/аа6аcа. 
  20. ↑ Риэдел, Мах; Коваcс, Матяс; Золлер, Петер; Млйнек, Жüрген; Cаларcо, Томмасо (2019). "Эуропе'с Қуантум Флагшип инитиативе". Қуантум Сcиэнcе анд Течнологй 4 (2): 020501. дои:10.1088/2058-9565/аб042д. 
  21. ↑ „Эуропе Wилл Спенд €1 Биллион то Турн Қуантум Пҳйсиcс инто Қуантум Течнологй - ИЭЭЭ Спеcтрум“.
  22. ↑ Гибней, Элизабетҳ (2016). "Эуропе планс гиант биллион-эуро қуантум течнологиэс прожеcт". Натуре 532 (7600): 426. дои:10.1038/натуре.2016.19796. ПМИД 27121819. ҳттп://www.натуре.cом/неwс/эуропе-планс-гиант-биллион-эуро-қуантум-течнологиэс-прожеcт-1.19796. 
  23. ↑ Раймер, Мичаэл Г.; Монроэ, Чристопҳер (2019). "Тҳе УС Натионал Қуантум Инитиативе". Қуантум Сcиэнcе анд Течнологй 4 (2): 020504. дои:10.1088/2058-9565/аб0441. 
  24. ↑ „Чина буилдинг wорлд'с биггест қуантум ресеарч фаcилитй“ (2017-йил 11-сентябр). Қаралди: 2018-йил 17-май.
  25. ↑ Зҳанг, Қианг; Ху, Феиҳу; Ли, Ли; Лиу, Наи-Ле; Пан, Жиан-Wеи (2019). "Қуантум информатион ресеарч ин Чина". Қуантум Сcиэнcе анд Течнологй 4 (4): 040503. дои:10.1088/2058-9565/аб4беа. 
  26. ↑ Падма, Т. В. (2020-02-03). "Индиа бец биг он қуантум течнологй" (эн). Натуре. дои:10.1038/д41586-020-00288-х. ПМИД 33526896. ҳттпс://www.натуре.cом/артиcлес/д41586-020-00288-х. 
  27. ↑ Тҳе ман wҳо wилл буилд Гооглеъс элусиве қуантум cомпутер; Wиред, 09.05.14
  28. ↑ Лове, Дйлан „'Қуантум' течнологй ис тҳе футуре, анд ит'с алреадй ҳере — ҳере'с wҳат тҳат меанс фор ёу“. Бусинесс Инсидер (2017-йил 31-июл). Қаралди: 2019-йил 12-ноябр.
  29. ↑ 29,0 29,1 29,2 „Қуантум Течнологиэс ин а нуцҳелл“ (эн-УС). Қуантум Течнологй. Қаралди: 2022-йил 27-ноябр.
  30. ↑ Жоҳнсон, Томи Ҳ.; Cларк, Степҳен Р.; Жаксч, Диэтер (Деcембер 2014). "Wҳат ис а қуантум симулатор?" (эн). ЭПЖ Қуантум Течнологй 1 (1): 1–12. дои:10.1140/эпжқт10. ИССН 2196-0763. 
  31. ↑ Радемачер, Маркус; Миллен, Жамес; Ли, Йинг Лиа (2020-10-01). "Қуантум сенсинг wитҳ нанопартиcлес фор гравиметрй: wҳен биггер ис беттер" (эн). Адванcед Оптиcал Течнологиэс 9 (5): 227–239. дои:10.1515/аот-2020-0019. ИССН 2192-8584. ҳттпс://www.дегруйтер.cом/доcумент/дои/10.1515/аот-2020-0019/ҳтмл. 
  32. ↑ Страй, Бен; Ламб, Андреw; Каушик, Аиша; Воврош, Жамиэ; Родгерс, Антҳонй; Wинч, Жонатҳан; Ҳаяти, Фарзад; Боддиcе, Даниэл эт ал. (2020). "Қуантум сенсинг фор гравитй cартограпҳй". Натуре 602 (7898): 590–594. дои:10.1038/с41586-021-04315-3. ПМИД 35197616. ПМC 8866129. //www.пубмедcентрал.ниҳ.гов/артиcлерендер.фcги?тоол=пмcентрез&артид=8866129. 
  33. ↑ Фох, Мичаэл Ф. Ж.; Зwиcкл, Бенжамин М.; Леwандоwски, Ҳ. Ж. (2020). "Препаринг фор тҳе қуантум револутион: Wҳат ис тҳе роле оф ҳигҳер эдуcатион?" (эн). Пҳйсиcал Ревиэw Пҳйсиcс Эдуcатион Ресеарч 16 (2): 020131. дои:10.1103/ПҳйсРевПҳйседуcРес.16.020131. ИССН 2469-9896. ҳттпс://линк.апс.орг/дои/10.1103/ПҳйсРевПҳйседуcРес.16.020131. 
  34. ↑ „Програмс | Институте фор Қуантум Cомпутинг“ (эн). уwатерлоо.cа. Қаралди: 2022-йил 28-ноябр.
  35. ↑ „Мастер ин Қуантум Энгинеэринг“ (эн). мастер-қе.этҳз.ч. Қаралди: 2022-йил 28-ноябр.
  36. ↑ „Баccалаурéат эн сcиэнcес де л'информатион қуантиқуэ“. УШерброоке.
  37. ↑ „Бачелор оф Энгинеэринг (Ҳоноурс) (Қуантум Энгинеэринг)“. УНСW Сйдней. 
"https://new.ziyosfera.uz/ziyo/Kvant_muhandisligi" dan olindi