Nossa missão é contribuir para a criação do computador quântico.
"Dr. Sadik Hafizovic, CEO e cofundador da Zurich Instruments, uma subdivisão da Rohde & Schwarz
Computação quântica, tecnologia de sensores quânticos e comunicações quânticas – todas estas três tecnologias têm potenciais revolucionários. As quantias investidas em tecnologias quânticas são um forte indicador da importância atualmente atribuída a estas tecnologias. Além de investimentos globais dos conhecidos fundos de capital de risco, bilhões provenientes de recursos públicos também estão sendo direcionados para fundos de pesquisa nacionais e transnacionais.
O Ministério Federal de Educação e Pesquisa da Alemanha, por exemplo, estabeleceu um fundo para tecnologias quânticas de 2,6 bilhões de euros. A iniciativa de pesquisa Quantum Flagship da União Europeia tem um orçamento de pelo menos 1 bilhão de euros e o US National Quantum Initiative Act tem 2 bilhões de dólares americanos ao seu dispor.
Os efeitos quânticos se tornaram parte integrante de nossas vidas cotidianas. Modernos smartphones, por exemplo, contêm diversas centenas de bilhões de transistores, predominantemente em chips de memória flash. Sua função, controlar correntes e tensões, é baseada nas propriedades mecânicas quânticas de semicondutores. A primeira geração beneficia-se de efeitos quânticos naturais. Em contraste, a segunda geração da tecnologia quântica é baseada na criação e no controle de estados quânticos individuais.
Nosso mundo é controlado por códigos binários. Computadores convencionais processam dados como sequências de uns e zeros, verdadeiro ou falso, desligado ou ligado. Isso se aplica a tudo, desde o simples processamento de texto até a realidade virtual do metaverso. Mas o mundo em que vivemos e trabalhamos também está se tornando cada vez mais complexo. A quantidade de dados a processar está crescendo rapidamente. O volume anual de dados gerados digitalmente aumentou dez vezes entre 2012 e 2020, e espera-se que este volume aumente novamente o triplo até 2025. A quantidade prevista de dados é mais do que 180 zettabytes – ou, em termos mais familiares, 180 trilhões de gigabytes.
Por este motivo, os computadores convencionais enfrentam dois obstáculos insuperáveis: tempo e complexidade. Quanto maior o volume da dados, mais tempo é necessário para processar estes dados em sequência. Quanto mais complexo o problema, menor é a probabilidade de que o código binário seja capaz de calcular com eficiência a solução utilizando somente dois estados. Os computadores quânticos têm o potencial de superar ambos os obstáculos graças aos insights da física moderna.
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O Walther Meißner Institute for Low Temperature Research (WMI) é um instituto de pesquisas na Academia de Ciências e Humanidades da Baviera (BAdW). Ele realiza pesquisas teóricas e aplicadas na área de física de temperaturas baixas e ultrabaixas. Naturalmente, a computação quântica é uma das áreas de foco e os pesquisadores contam com soluções de teste e medição da Rohde & Schwarz e de sua filial Zurich Instruments para controlar seus sistemas.
Assim como bits convencionais, bits quânticos (qubits) formam unidades de memória mecânica quântica. Além de apenas zeros e uns, eles também conseguem lidar com sobreposições e estados compostos. Essa simultaneidade representa uma mudança fundamental de paradigma tecnológico. Agora, podemos executar simultaneamente métodos de cálculos sequenciais convencionais, por isso os computadores quânticos permitem economizar tanto tempo.
Mas, acima de tudo, a nova abordagem mecânica quântica permite processar questões novas e muito mais complexas. Entretanto, não se trata de uma escolha contra ou a favor da potência de processamento convencional ou da computação quântica. Ao invés disso, o que importa é integrar os sistemas existentes e sistemas quânticos em função das tarefas.
No mundo quântico, uma partícula pode estar em dois locais no espaço ao mesmo tempo. Somente quando ela é observada, você pode determinar sua localização ao medi-la, por exemplo. Em outras palavras, ela não está em um local definitivo até que seja observada. Essa propriedade incomum é o motivo pelo qual ela é extremamente instável. Ao invés de utilizar qubits físico individuais, altamente sujeitos a erros, múltiplos qubits são agrupados em um qubit lógico. Entretanto, o desafio é que precisamos de sistemas quânticos com pelo menos um milhão qubits lógicos para responder questões práticas, como o enovelamento de proteínas. Um qubit lógico pode conter 100 qubits físicos, mas a maior capacidade de processamento é atualmente apenas 127 qubits físicos.
Nossa missão é contribuir para a criação do computador quântico.
"Dr. Sadik Hafizovic, CEO e cofundador da Zurich Instruments, uma subdivisão da Rohde & Schwarz
A Zurich Instruments é e mais nova empresa membro da família Rohde & Schwarz. O mercado de teste e medição para computação quântica, em especial, representa grande potencial para ambas as empresas. A operação e a manutenção de computadores quânticos requerem uma ampla gama de soluções específicas de teste e medição, pois os sinais de RF precisam ser gerados e medidos com precisão extremamente elevada para criar e registrar com eficiência os estados quânticos. Sistemas de controle para computadores quânticos fazem parte do portfólio de produtos da empresa.
"Laboratórios de pesquisa e parceiros do setor confiam em nossos sistemas de medição e controle para operar perfeitamente seus computadores quânticos. Impulsionamos inovações ao possibilitar que os pesquisadores de tecnologias quânticas não precisem desenvolver seus próprios instrumentos."
Dr. Sadik Hafizovic, CEO e cofundador da Zurich Instruments, uma subdivisão da Rohde & Schwarz
Os computadores quânticos têm o potencial de ultrapassar os limites de eficiência de processamento. Mas este potencial traz desafios em muitos aspectos, incluindo as comunicações seguras. A abertura desta caixa de pandora começou no início dos anos 90, com o surgimento dos primeiros algoritmos capazes de decifrar algoritmos de convencionais de criptografia utilizando computadores quânticos de alto desempenho.
Outros métodos alternativos de codificação já apareceram desde então. Existem basicamente duas abordagens principais. A primeira é a codificação pós-quântica, que envolve métodos convencionais de codificação com somente uma diferença importante: eles podem resistir a ataques feitos de computadores quânticos sem sofrer quaisquer danos. Os algoritmos utilizados nesta abordagem são baseados em pressupostos teóricos para os quais não há ataques eficazes conhecidos utilizando computadores convencionais ou quânticos.
A outra abordagem está relacionada à distribuição de chave quântica (QKD). A Agência Federal de Segurança da Informação (BSI) e o Instituto Nacional de Normas e Tecnologia (NIST) são os dois principais órgãos envolvidos nesta área. Em um mundo cada vez mais digitalizado, os clientes do setor privado e, principalmente os clientes de órgãos governamentais, dependem de soluções confiáveis de segurança para tecnologia da informação. Redes de comunicações seguras têm se tornado uma infraestrutura decisiva nas modernas sociedades de informação.
Essas soluções inovadoras estão alterando o foco da codificação. Métodos convencionais, bem como métodos mais recentes pós-quânticos, são baseados em pressupostos matemáticos, ou seja, na ideia de que algumas tarefas não podem ser calculadas com eficiência suficiente. A distribuição de chave quântica, contrariamente, é baseada em princípios físicos.
Os primeiros dispositivos QKD foram desenvolvidos inicialmente por grupos de trabalho de profissionais da área de Física e os trabalhos comerciais têm estado em andamento por vários anos. Em diversos projetos de pesquisa, a Rohde & Schwarz Cybersecurity fornece e aprimora sua ampla experiência em soluções para segurança, bem como sua experiência em construir e implementar sistemas e dispositivos seguros.
Além de realmente desenvolver tecnologias, também é importante interagir com clientes, participar de grupos de pesquisas e associações do setor. Por isso, a Rohde & Schwarz participa desde o início de muitas redes em crescimento. Aqui estão somente algumas delas:
O Munich Quantum Valley (MQV) é uma iniciativa para promover as ciências e tecnologias quânticas na Baviera, fundada pelo Ministério Federal de Educação e Pesquisa da Alemanha. Este projeto tem como objetivo construir um sistema de demonstração com até 100 qubits. A Zurich Instruments é responsável por um novo esquema de leitura de alta-fidelidade para qubits integrados 3D e por rotinas de calibração automatizadas para processadores quânticos. Alguns dos parceiros são: Walter Meißner Institute, TU Munich, Fraunhofer EMFT, Infineon, Kiutra, Parity Quantum Computing Deutschland e IQM Deutschland.
Este projeto tem como objetivo construir um sistema de demonstração de computador quântico supercondutor com gerações múltiplas de processadores, com diferentes características de desempenho, tamanho, precisão e escopo de aplicação. A Zurich Instruments assume a tarefa de integrar o sistema de controle do computador quântico na pilha quântica e de otimizar os protocolos de transmissão de dados com alta largura de banda para comunicações. Os parceiros do setor mais intensamente envolvidos são: Parity Quantum Computing Deutschland, HQS Quantum Simulations, Rosenberger Hochfrequenztechnik, IQM Deutschland, Supracon, Racyics, AdMOS, LPKF Laser & Electronics, Partec, Atotech e Atos Information Technology.
Este projeto faz parte da Quantum Flagship, uma das maiores e mais ambiciosas iniciativas de pesquisa da União Europeia. O OpenSuperQ tem como objetivo projetar, construir e operar um sistema quântico de processamento de dados com até 100 qubits. O plano envolve disponibilizar permanentemente esse sistema para usuários externos em uma localização central. A Zurich Instruments é responsável por toda a eletrônica de temperatura ambiente, bem como pelo software de controle e medição do sistema com múltiplos qubits. Os principais parceiros são: Jülich Research Center da Alemanha, Universidade ETH Zurich da Suíça e Chalmers University of Technology da Suécia.
Juntamente com nossos parceiros: Fraunhofer Institute for Applied and Integrated Security (AISEC), TU Berlin e Nexenio; a Rohde & Schwarz Cybersecurity está aprimorando a biblioteca com algoritmos de criptografia capazes de resistir a ataques de computadores quânticos.
A União Europeia estabeleceu um consórcio dedicado a QKD com 40 parceiros de projeto de 13 estados-membros. O objetivo é criar infraestruturas para redes de comunicações e testes para possibilitar a distribuição de chaves quânticas. A Infraestrutura Europeia para Comunicações Quânticas (EuroQCI) será desenvolvida em outros projetos executados futuramente.
O objetivo deste projeto do Ministério Federal de Educação e Pesquisa da Alemanha é pesquisar, desenvolver e demonstrar um sistema seguro de gerenciamento de rede QKD em uma infraestrutura de telecomunicações. Durante este projeto, as cidades de Berlim e Bonn vão ser interligadas por uma rota de teste de comunicações que irá atuar como sistema de demonstração. A visão é estabelecer a mais longa rede de quântica da Alemanha.
https://www.forschung-it-sicherheit-kommunikationssysteme.de/projekte/demoquandt
O projeto Quarate foi fundado pelo Ministério Federal de Educação e Pesquisa da Alemanha. Ele tem como objetivo utilizar as vantagens da tecnologia quântica para ir além dos limites da tecnologia de radares convencionais através da utilização de métodos de correlação avançados e micro-ondas quânticas para aprimorar a aquisição da dados. Os parceiros do projeto são: Centro Aeroespacial Alemão (DLR), TU Munich (TUM), e Walther Meißner Institute (WMI).