Las tecnologías cuánticas, específicamente los simuladores y las computadoras, tienen el potencial de revolucionar el siglo XXI, desde sistemas de defensa nacional mejorados hasta el descubrimiento de fármacos hasta sensores y redes de comunicación más potentes.

Pero el campo aún necesita hacer grandes avances antes de que la computación cuántica pueda superar las herramientas existentes para procesar información y cumplir su promesa.

Un equipo de investigación multidisciplinario dirigido por la Universidad de Columbia está en condiciones de llevar la tecnología cuántica del laboratorio a aplicaciones del mundo real.

El equipo ha recibido un premio Acelerador de Convergencia de la National Science Foundation (NSF) de $ 1 millón para construir un simulador cuántico, un dispositivo que puede resolver problemas difíciles de simular en computadoras clásicas. El proyecto incluye físicos, ingenieros científicos de la computación, matemáticos, y educadores de la academia, laboratorios nacionales, e industria.

"Esta financiación nos permitirá desarrollar el concepto de un simulador cuántico que puede ayudar a abordar los desafíos del mundo real, "dijo Sebastian Will, profesor asistente de física en Columbia e investigador principal del proyecto. "Para ello, reunimos un equipo diverso que incluye expertos en física atómica, fotónica, electrónica, y software, así como los futuros usuarios de la plataforma ".

La National Science Foundation lanzó su programa Convergence Accelerator, una nueva estructura única para NSF y el gobierno federal, en 2019 para ayudar a llevar a la práctica rápidamente la investigación y el descubrimiento alineados con las "Grandes Ideas" de NSF. En 2020, la NSF continúa invirtiendo en dos áreas de investigación transformadoras de importancia nacional:tecnología cuántica e inteligencia artificial.

Columbia es una de las 11 instituciones de todo el país que ha recibido un premio Acelerador de convergencia de fase uno por tecnología cuántica. Estos premios respaldan la Ley de Iniciativa Cuántica Nacional aprobada en 2018 para acelerar el desarrollo de aplicaciones de tecnología de la información y la ciencia cuántica. El Congreso de los EE. UU. Ha autorizado hasta $ 1.2 mil millones de fondos de investigación para la ciencia de la información cuántica, incluida la informática.

La esperanza de construir una computadora cuántica con el potencial de resolver problemas aparentemente insolubles en muchas industrias y aplicaciones diferentes se basa en controlar los sistemas cuánticos microscópicos con una precisión cada vez mayor para ponerlos a trabajar en tareas informáticas.

Con esta beca, El equipo de Columbia desarrollará conceptos de hardware y software para construir un simulador cuántico versátil basado en matrices ordenadas de átomos. El grupo almacenará información cuántica en átomos individuales y los programará para realizar simulaciones cuánticas. Además de desarrollar el dispositivo, el plan es hacerlo accesible a una amplia base de usuarios a través de la computación en la nube.

Durante los próximos nueve meses, Los equipos del Acelerador de Convergencia de la cohorte 2020 trabajarán para desarrollar su concepto inicial, identificar nuevos miembros del equipo, y participar en un plan de estudios centrado en el diseño, ciencia en equipo, preparación del tono, y coaching de presentaciones. Después de desarrollar un prototipo, los equipos participarán en una competencia de lanzamiento y evaluación de propuestas. Los equipos seleccionados para la fase dos serán elegibles para financiamiento adicional:hasta $ 5 millones durante 24 meses.

Al final de la fase dos, Se espera que los equipos brinden soluciones que impacten las necesidades de la sociedad a gran escala.

"La tecnología cuántica y los temas de intercambio de modelos y datos impulsados ​​por la inteligencia artificial se eligieron en función de la opinión de la comunidad y las prioridades de investigación y desarrollo federales identificadas, "dijo Douglas Maughan, jefe del programa NSF Convergence Accelerator. "Esta es la segunda cohorte del programa, y estamos entusiasmados de que estos equipos utilicen la investigación de la convergencia y los fundamentos centrados en la innovación para acelerar las soluciones que tienen un impacto social positivo ".

El equipo del proyecto del simulador incluye colaboradores de la Universidad de Columbia, el investigador principal Sebastian Will, los co-investigadores principales Alex Gaeta y Nanfang Yu, y otros; Laboratorio Nacional Brookhaven, las co-investigadoras principales Layla Hormozi y Gabriella Carini, y otros; Universidad de la Ciudad de Nueva York; Instituto Flatiron; y socios de la industria de Atom Computing, QuEra, IBM, y Bloomberg.