Europeiska rymdorganisationen (ESA) har installerat sin första kvantdator, kallad Bell-1, vid sitt jordobservationscenter i Italien. Detta utgör ett viktigt steg i arbetet med att undersöka hur kvantteknik kan kombineras med klassisk högpresterande databehandling för att öka hastigheten och effektiviteten vid bearbetningen av enorma mängder satellitdata.
Varje dag genererar ESA:s satelliter enorma mängder komplexa data som ligger till grund för jordvetenskap, klimatmodellering, katastrofhantering och ett brett spektrum av samhällsrelaterade tillämpningar. I takt med att datamängderna fortsätter att växa – och i allt högre grad analyseras med hjälp av maskininlärning – blir begränsningarna hos traditionell databehandling allt tydligare.
Kvantdatorer skulle kunna öppna upp helt nya sätt att bearbeta komplexa jordobservationsdata och därmed göra dessa data ännu mer kraftfulla för att främja vetenskapliga upptäckter och välgrundat beslutsfattande.
Kvantdatorer fungerar på ett annat sätt än konventionella datorer.
Mediemodal
Till skillnad från klassiska datorer, som bearbetar information i form av 0:or och 1:or (bitar), använder kvantdatorer kvantbitar, eller qubits. Dessa, tillsammans med kvantmekaniska egenskaper som superposition och sammanflätning, gör det möjligt för kvantsystem att representera flera tillstånd samtidigt, vilket gör att kvantdatorer kan utforska många möjliga lösningar samtidigt och lösa vissa komplexa problem mer effektivt och med lösningar av högre kvalitet än klassiska metoder.
Att påvisa fördelarna med kvantberäkning för jordobservation är dock fortfarande en vetenskaplig utmaning.
Tillämpningar inom jordobservation bygger på stora, komplexa och brusiga datamängder, medan dagens kvantdatorer fortfarande har begränsningar vad gäller storlek, koherens och felfrekvens. Forskare världen över undersöker därför inom vilka områden kvantberäkningar kan tillföra verkligt värde och vilka problem som bäst löses genom en kombination av klassiska och kvantmekaniska metoder.
Tack vare ett nyligen inlett samarbete mellan ESA och kvantteknikföretaget Equal1 har Bell-1 installerats vid ESA:s anläggning i Frascati, Italien.
Brendan Barry, teknisk chef på Equal1: ”Vår vision är att tillhandahålla praktisk, skalbar kvantdatorteknik som enkelt kan tas i bruk av organisationer som ESA. Integrationen av vår kvantmaskinvara i ESA:s högpresterande datormiljö kommer inte bara att påskynda viktig forskning inom jordobservation, utan också fungera som en modell för hur kvant- och klassiska system gemensamt kan ta itu med stora vetenskapliga utmaningar.”
ESAs direktör för jordobservationsprogrammen sade: ”Jordobservationen går in i en era där datamängdernas omfattning och komplexitet utmanar till och med våra mest avancerade datorsystem. Genom att införa kvantberäkning i vårt ekosystem för jordobservation utforskar vi tekniker som kan förändra hur vi utvinner kunskap ur satellitdata – vilket påskyndar vetenskapliga upptäckter samtidigt som det möjliggör snabbare och mer välgrundade svar på globala utmaningar.”
ESA:s Φ-lab driver ett pilotprojekt som kombinerar byråns infrastruktur för högpresterande databehandling med kvantdatorfunktioner för att möjliggöra snabb prototyputveckling av hybridalgoritmer – en kombination av kvant- och klassisk databehandling – för jordobservationsapplikationer. Denna unika miljö gör det möjligt för forskare att undersöka potentiella kvantfördelar, jämföra nya algoritmer mot verkliga datamängder och påskynda övergången från teoretiska koncept till praktiska demonstrationer.
Läs mer: ESA:s första kvantdator kommer att flytta fram gränserna för databehandling i rymden
Mediemodal
Φ-lab
Equal1
håll dig uppdaterad
Prenumerera på vårt nyhetsbrev för att få de senaste nyheterna, uppdateringar om uppdrag och exklusiva insikter direkt i din inkorg. Var bland de första som får veta om våra kommande projekt och genombrott.