דלג לתוכן הראשי

כתיבת מענקים לחישוב קוונטי

כמנהיג של יוזמה קוונטית, כנראה שאתה יודע לכתוב מענקים היטב. לא יהיה שימושי לחזור כאן על מה שכבר ידוע. במקום זאת, כאן נציג כמה שיטות לדוגמה לכתיבת מענקים כלליים ונמפה אותן לתחום החישוב הקוונטי. להיות ברור, IBM Quantum® לא יכולה לומר לך כיצד לזכות במענקים; לכל גוף מימון יש עדיפויות משלו ולכל קבוצת מחקר יש חוזקות משלה. עם זאת, נוכל לשתף אתך מה אנחנו חושבים שניתן לספק, שימושי ומרגש, וכן את נקודת המבט שלנו על התחום.

במדריך זה, נבחן את שיטות הכתיבה הידועות הבאות למענקים, מנקודת המבט של חישוב קוונטי:

שיטות כלליות

מציאת מענקים

  • התחל בסקירה מקיפה של המענקים הזמינים כדי להגדיל סיכויים ולייעל התאמה.
  • התאם יוזמות סוכנות (גם יעדים אסטרטגיים וגם לוחות זמנים).

לפני כתיבת ההצעה (אלה מצוינים בהצעה עצמה)

  • בצע עבודה ראשונית כהוכחת עקרון והדגש אותה בהצעה (רצוי עבודה שמצליחה אך לא ניתן לגדל אותה ללא מימון).
  • הדגם יוזמה בבניית שיתופי פעולה (בתוך האוניברסיטה, אזורית דרך QICs, לאומית).
  • הגש בקשה וזכה במימון זרעים כמכפיל של תוצאות מענקים מאוחרות יותר.

בהצעה

  • ציין את העבודה הראשונית לעיל.
  • הצע עבודה ריאלית מבחינת לוחות זמנים, מומחיות פנימית, מצב המדע, שיתופי פעולה וכספים.
  • תאר משאבים מוסדיים, מתקנים ושותפויות שמגדילים את הכדאיות.
  • הדגם שהבעיה שאתה עוסק בה חשובה ולא פתורה. זה גם מדגים שליטה בהתקדמות האחרונה בתחום.
  • תאר את המומחיות והאישורים של צוות המחקר.
  • פרט תוצרים ממשיים שריאליים בהתחשב במשאבים המבוקשים ואילוצי הזמן.
  • הכר בסיכונים וספק אסטרטגיות הפחתה ריאליסטיות.
  • ספק גישה ברורה ועקבית עם שיטות ממשיות, נתונות, פעילויות, אבני דרך ונקודות החלטה.
  • התייחס לנוקשות ולשחזוריות כולל איכות נתונים, בקרות, ניתוח ושיתוף.
  • צייר קשרים בין אקדמיה ותעשייה, והשפעות רחבות יותר בכלל.

הצעות ספציפיות לקוונטי

לרבות מהשיטות הללו יש אתגרים מיוחדים כאשר מיישמים אותן בחישוב קוונטי. לדוגמה, מחקר חישוב קוונטי הוא לעיתים קרובות רב-תחומי מאוד, וכולל חוקרים מפיזיקה, מתמטיקה ומדעי המחשב, כמו גם מתחומי יישום כמו מדעי החומר, כימיה ועוד רבים. זה עשוי להקשות על הדגמת מומחיות הנדרשת בצוות מחקר נתון. עבודה שיתופית מוקדמת בין קבוצות עשויה להפחית קושי זה. בפסקאות הבאות אנחנו מתארים כמה שיקולים מרכזיים ביישום שיטות אלה בהצעות לחישוב קוונטי.

מציאת מענקים

  • התחל בסקירה מקיפה של המענקים הזמינים כדי להגדיל סיכויים ולייעל התאמה.
    • חישוב קוונטי הוא תחום מחקר פעיל מאוד ונתמך על ידי מוסדות מממנים ממשלתיים רבים כולל NSF, DoE, DoD, DARPA בארצות הברית, EU Horizon/Quantum Flagship באירופה ועוד רבים אחרים.
    • יש יוזמות רבות ברמה המדינתית או האזורית שמתמקדות בהשפעות הכלכליות של חישוב קוונטי.
    • היה דגש רב על הצורך בכוח עבודה מיומן-קוונטי; מענקים רבים יהיו לפחות עם דרישה (אם לא מיקוד) על חינוך ופיתוח כוח עבודה.
    • ראו את החלק להלן על מענקים ספציפיים לחישוב קוונטי וכתיבת מענקים מוצלחת.
  • התאם יוזמות סוכנות (גם יעדים אסטרטגיים וגם לוחות זמנים).
  • הזדמנויות מימון מדינתיות ולאומיות רבות מעריכות שדרוג כישורי עבודה, הכשרה מחדש, ויצירת מקומות עבודה.
  • שקול לבנות קשרים בין אקדמיה ותעשייה, וכן בין מחנכים ומוסדות עם מומחיות בפיתוח כוח עבודה.

לפני כתיבת ההצעה (אלה מצוינים בהצעה עצמה)

  • עבודה ראשונית כהוכחת עקרון (עבודה שמצליחה אך לא ניתן לגדל אותה ללא מימון).
    • עבודה ראשונית מאוד ניתן לבצע באמצעות IBM Quantum Open Plan. לחקירה ראשונית של הרחבה, שקול את IBM Quantum Flex Plan או Pay-as-you-go Plan. ראו את תוכניות גישה IBM Quantum למידע נוסף.
  • הדגם יוזמה בבניית שיתופי פעולה (בתוך האוניברסיטה, אזורית דרך Quantum Innovation Centers, לאומית).
  • הגש בקשה/זכה במימון זרעים כמכפיל של תוצאות מענקים מאוחרות יותר.
    • תוכנית Quantum Credits של IBM Quantum עשויה להיות שימושית מאוד להצגת עבודת הוכחת עקרון ראשונית, והדגמת היסטוריה של כתיבת מענקים מוצלחת. תוכנית זו פתוחה לחוקרים ראשיים באוניברסיטאות ומעבדות לאומיות. היא אינה זמינה לסטודנטים או לחברי קהילת הקוונטי הרחבה.

בהצעה

  • ציין את העבודה הראשונית לעיל.
  • הצע עבודה שריאלית מבחינת לוחות זמנים, מומחיות פנימית, מצב המדע, שיתופי פעולה וכספים.
    • אנחנו מעריכים שהגישה המינימלית למחקר חישוב קוונטי חדשני דורשת 400 דקות, שהיא מגבלת הרכישה המינימלית עבור הצעת ה-Flex. הצרכים בפועל ישתנו לפי פרויקט.
    • בדרך כלל צריך יותר מ-400 דקות, אז הקפד להקצות כמות ריאלית לזמן QPU בענן.
    • הכר את מצב הזמן הנוכחי של ריצת עבודות, ספירות qubit וכן הלאה.
    • קח בחשבון שהיישומים בעלי ההשפעה הגדולה ביותר עשויים למנף גם חישוב קוונטי וגם חישוב ביצועים גבוהים.
  • מעקב היתרון מציע סקירה מהירה של חישובים קוונטיים שדוחפים את גבולות מה שניתן להשיג כיום. תאר משאבים מוסדיים, מתקנים ושותפויות שמגדילים את הכדאיות.
    • שיתופי פעולה בין תחומים - כמו מדעי המחשב, פיזיקה, מתמטיקה, כימיה ועוד - עשויים לעזור.
    • בדוק האם יש Quantum Innovation Center (QIC) אזורי באזורך. המומחיות הטכנית שלהם, הגישה למערכות עדכניות והכרת הנוף הופכים אותם לשותפים ערכיים.
    • אם למוסד שלך יש מרכזים קשורים לחישוב קוונטי, כמו באבטחת סייבר, לוגיסטיקה או ביוכימיה, בדוק האם יש להם מומחיות, עניין או משאבים אחרים זמינים עבורך.
  • הדגם שהבעיה שאתה עוסק בה חשובה ולא פתורה, ותוך הצגת שליטה בהתקדמות האחרונה בתחום.
  • תאר את המומחיות והאישורים של צוות המחקר.
    • הצג מומחיות בין-תחומית: פיזיקאים קוונטיים, מהנדסי התקנים, תיאורטיקנים של אלגוריתמים, בנוסף למומחיות HPC להרצות היברידיות.
    • מומחיות בתחומי יישום כמו כימיה, ביוכימיה, או מדעי החומר עשויה לעזור לבנות מקרה להשפעה כלכלית רחבה.
    • הדגש חברות ב-IBM Quantum Network או קרדיטים בענן.
  • פרט תוצרים ממשיים שריאליים בהתחשב במשאבים המבוקשים ואילוצי הזמן.
    • זה יכול להיות מסובך במיוחד בהתחשב בקצב ובחידוש של חישוב קוונטי.
    • הקפד לכלול תוצרים אמינים כולל benchmarking, השוואות של שיטות, מחקרי קנה מידה של אלגוריתמים חדשים או גישות חדשות, שדרוג כישורים, הכשרה מחדש וחינוך.
    • חישובים כהוכחת מושג ולאחר מכן מחקרי קנה מידה נוטים יותר להצליח בתקופת מימון מאשר מעגלים גדולים מאוד, עמוקים וגישות ארוכות טווח.
  • הכר בסיכונים וספק אסטרטגיות הפחתה ריאליסטיות.
    • זה יהיה שונה לכל מחקר, אך עבודה ראשונית באמצעות ה-Flex Plan או דרך שותפות עם QIC תעזור לך לזהות תחומי אי-ודאות.
    • כלול אסטרטגיות הפחתה. כאן "הפחתה" מתייחסת לכל קשיי פרויקט, אך הקפד לתאר את הכוונה שלך לשימוש בטכניקות הפחתת שגיאות ממשיות כדי להראות שאתה מקבל את הביצועים הגבוהים ביותר האפשריים מהמחשבים הקוונטיים המודרניים.
  • ספק גישה ברורה ועקבית עם שיטות ממשיות, נתונות, פעילויות, אבני דרך ונקודות החלטה.
  • התייחס לנוקשות ולשחזוריות, כולל איכות נתונים, בקרות, ניתוח ושיתוף.
    • כלול התחייבויות קוד פתוח (לדוגמה, הרחבות Qiskit) כדי לעמוד בדרישות שיתוף נתונים של NSF ולאפשר השפעות רחבות יותר
  • צייר קשרים בין אקדמיה ותעשייה, והשפעות רחבות יותר בכלל

נקודות פוטנציאלית חשובות ייחודיות לתעשיית חישוב הקוונטי

  • ציין במפורש מדוע אתה רוצה להשתמש בארכיטקטורה/מערכות שאתה מציע. לדוגמה, ייתכן שתמבנה את ההצעה שלך סביב qubits transmon בתדר קבוע כמו אלה במחשבים קוונטיים של IBM® מהסיבות הבאות:
    • יש להם זמני שערים מהירים מאוד ויכולים לבצע פעולות רבות בתוך זמן הקוהרנטיות
    • יש להם נאמנות שערים גבוהה
    • יש להם מדרגיות צפויה לפי מפת הדרכים של IBM Quantum
  • ייתכן שתתמקד בקנה המידה ובנגישות של המחשבים הקוונטיים מהסיבות הבאות:
    • מחשבים קוונטיים של IBM הם ה-QPUs הגדולים ביותר הזמינים, פותחים עבודה בקנה מידה שימושי לחדשנות אמיתית.
    • כל דבר קטן ממחשבים קוונטיים של IBM ניתן לעשות על סימולטור.
    • ייתכן שתציין את הארכיטקטורה של מעבד ספציפי כמו Nighthawk, והתאמתו לתיקון שגיאות קוונטי.

כדאיות טכנית של פרויקטים

גבולות האפשרי בחישוב קוונטי משתנים כל יום. אך חשוב לזכור את האילוצים הנוכחיים בתיאור הפרויקט שלך. למידע מפורט על כל מחשב קוונטי, ואפילו על כל qubit, בדוק את דף משאבי המחשוב ב-IBM Quantum Platform.

המידע הטכני הכללי הבא עשוי להיות שימושי. אלה אינם גבולות קשיחים שחלים על כל הנסיבות, אלא הנחיות כלליות להתאמה למקרה הספציפי שלך.

ספירת qubit - מעבדי IBM Nighthawk מכילים 120 qubits. לחלק מהמערכות יש מעט יותר. מערכות אלה מציעות מחקר בקנה מידה שימושי לגילויים חדשים שאינם נגישים קלאסית.
עומק מעגל - עומק המעגל המקסימלי תלוי בגורמים רבים. הקפד לשקול את עומק ה-transpile של שערים דו-Qubit כמדד העיקרי של עומק. עומקי transpile, שערים דו-Qubit סביב 30 לעיתים קרובות ניתנים לניהול עם טכניקות דיכוי שגיאות והפחתת שגיאות מודרניות. מספר יישומים נישתיים עשויים להיתקל בקשיים בעומקים נמוכים יותר, וחלק ממעגלים בהחלט יכולים לעבור את זה. זהו עומק טוב לחקירה.
זמן QPU - זה תלוי לחלוטין ביישום שלך. אנחנו מעריכים שנדרשים לפחות 400 דקות למחקר חישוב קוונטי חדשני. ניתן גם לבדוק את זמן ה-QPU הנדרש להרצות בודדות של הפרויקטים המפורטים במעקב היתרון. רוב נמצאים בין 30-120 דקות. כאשר אנחנו מאפשרים ניסויים, benchmarking של הבעיה שלך וניסיונות מרובים, טווח זמן זה עולה בקנה אחד עם המינימום שצוין לעיל.

משאבים

להלן מועמדים טובים לארגוני מימון QC.

משפחת תוכניתהיקף קוונטי אופייניאזורקריאות לדוגמה/הערות
NSF Access Allocationsגישה למשאבי מחשובארה"בNSF Access Allocations
NSF Quantum Information Scienceאלגוריתמים, חומרה, רישות, חינוךארה"בQuantum Leap Challenge Institutes, ExpandQISE
DOE NQISRCs & Office of Scienceמדעי qubit, סימולציה קוונטית לכימיה/חומריםארה"בקריאות quantum של Basic Energy Sciences
DoD/DARPA Programsהתקנים קוונטיים, חישה, QC בקנה מידה שימושיארה"בלדוגמה: Quantum Benchmarking Initiative
EU Horizon/Quantum Flagshipמעבדים, תקשורת, סימולציהאירופהתוכניות עבודה (שיתוף פעולה ארה"ב בסדר עם רישיונות)
UK NQCC & National Programmeגישה לחישוב, הדגמות, כדאיותUKהזדמנויות מימון NQCC
Eureka Network Quantum CallsR&D יישומי (חישוב, חישה)רב-לאומיApplied Quantum Technologies
DOE Chemistry/Materialsאלגוריתמים קוונטיים למבנה אלקטרוניארה"בשיטות סימולציה חדשות BES
Regional/State Quantum Hubsאבות-טיפוס טרנסלציוניים, בניית אקוסיסטםארה"בענקי זרעים ברמת המדינה

לחיפוש מענקים ספציפיים, אנחנו ממליצים לפנות ישירות לקריאות של סוכנויות מימון או להתייעץ עם אתרי עוקבי מימון מענקים. המשאבים הבאים עשויים להיות מועילים:

אתרי אצירה מרכזיים

  • Quantum Computing Report: חלק ייעודי שמפרט ממשלה ומממני קוונטי ללא מטרות רווח ברחבי העולם (לדוגמה, מרכזי NSF ו-DOE), עם הערות על מיקוד המחקר ואנשי קשר.
  • Qureca: עוקב מקיף של יוזמות קוונטיות גלובליות, כולל משימות לאומיות, תקציבים ותוכניות מענקים ספציפיות.
  • דפי פיתוח מחקר של אוניברסיטאות (לדוגמה, UConn): רשימות מאורגנות של הזדמנויות ספציפיות לקוונטי מ-NSF, DOE, DoD וזרעים אזוריים; מעודכן מדי חודש.
  • Grants.gov: פורטל פדרלי רשמי של ארה"ב עם מסננים מתקדמים ל"חישוב קוונטי" או "מדעי מידע קוונטי" - החיפוש מניב הגשות פעילות כמו קריאות R&D קוונטי של DOE.
  • אתר NSF SBIR/STTR: עוקב מענקים עסקיים קטנים קוונטיים באלגוריתמים, חישוב, חישה ועוד.
  • Paper Digest: מאגד מענקים ממשלתיים אמריקאיים אחרונים מתויגים לחישוב קוונטי, ממוין לפי תאריך ורלוונטיות.
  • Unitary Foundation: מפרט מיקרו-מענקים ומימון אקוסיסטם, בנוסף לכלי קוד פתוח קוונטיים.

דוגמאות להצעות מימון מוצלחות

דוגמאות SBIR/STTR

סוגחברה/פרויקטהערות
NIST SBIR Phase IIIcarus Quantum (מקורות פוטון)הודעה לעיתונות עם סיכום פרויקט; העברת טכנולוגיה מ-NIST
DOE SBIR Phase IQ-CTRL (אוטומציה קוונטית)מפרט AI לבקרת חומרה; שיתוף פעולה עם Sandia

דוגמאות פדרליות בקנה מידה גדול

  • פרסי Quantum של NSF: חפש ב-חיפוש פרסי NSF תקצירים ציבוריים (לדוגמה, Quantum Leap Challenge Institutes); הצעות מלאות אינן ציבוריות אך סיכומים זמינים.
  • מרכזי Quantum של DOE: ראו פרסי NQISRC ב-science.osti.gov; לדוגמה, קטעי הצעות מרכז Q-NEXT בדוחות.

מאגרים כלליים

ניסוח תמציתי על צרכי מענקים נפוצים

כל כותב מענקים ברור שיפיק את ההצעה המקורית שלו. אך יש צרכים נפוצים מאוד במענקים רבים, כמו תיאור מדוע חישוב קוונטי חשוב או מצב המחשבים הקוונטיים המודרניים. אלה צפויים, אך חשוב מאוד לנסח את ההצהרות נכון. להלן אנחנו מספקים ניסוח תמציתי על כמה רכיבי מענקים נפוצים שיכולים לשמש השראה לניסוח שלך, עם הפניות.

מה חישוב קוונטי הוא ומה הוא אינו

חישוב קוונטי משתמש בסופרפוזיציה, אנטנגלמנט והפרעה כדי לטפל במידע בדרכים בלתי אפשריות עבור מערכות קלאסיות, ומאפשר יתרונות פוטנציאליים במשימות כמו סימולציה קוונטית ובעיות אופטימיזציה מובנות מסוימות. הוא אינו מחשב כללי מהיר יותר: לרוב עומסי העבודה אין יתרון קוונטי, ומכשירי עידן NISQ הנוכחיים נותרים מוגבלים על ידי רעש ומדרגה. לכן יש לראות בחישוב קוונטי מודל חישובי מובחן ומתפתח, שמבטיח לבעיות ספציפיות בעלות השפעה גבוהה אך תלוי בהתקדמות מתמשכת בחומרה, אלגוריתמים ותיקון שגיאות.

השפעות רחבות יותר של חישוב קוונטי

חישוב קוונטי יכול לאפשר התקדמות בחומרים, כימיה, תקשורת מאובטחת ואופטימיזציה מורכבת על ידי מינוף ישיר של מבנה מכניקה-קוונטית, פותח נתיבים למערכות אנרגיה יעילות יותר, תרופות חדשות וייצור ביצועים גבוהים. ההשפעה הרחבה שלו כוללת זרז של תעשיות מיומנות חדשות, חיזוק התחרותיות הטכנולוגית, ועידוד אקוסיסטמים של חדשנות אזוריים ככל שטכנולוגיות קוונטיות מבשילות לכלים שניתן לפרוס למדע ותעשייה.

צרכי חינוך וכוח עבודה

טכנולוגיה קוונטית דורשת מסלולי כישרון בין-תחומיים שמשלבים פיזיקה קוונטית עם מדעי המחשב, הנדסה ומתמטיקה שימושית, בנוסף לידע תחומי לתעשיות יעד (כימיקלים, פיננסים, בריאות) ומיומנויות אבטחת סייבר קוונטית-בטוחה להגירה לקריפטוגרפיה פוסט-קוונטית. הביקוש מקיף חוקרים, מהנדסי תוכנה, מהנדסי בקרה/קרמוגניים ופוטוניקה, טכנאים ומשלבי מערכות, עם מחסורים נוכחיים שמסומנים בחומרה מתקדמת, אלגוריתמים ושרשרות אספקה לייצור. אסטרטגיות אפקטיביות כוללות תכניות לימוד מודולריות, רחבות-מחסנית (מיסודות לתיקון שגיאות ו-benchmarking), הכשרה משובצת בתעשייה וחניכויות, ותוכניות מרכז אזורי שמתאמות אוניברסיטאות, מעבדות לאומיות ופירמות להאצת למידה חוויתית ושיבוץ עבודה. קובעי מדיניות צריכים לתעדף מסגרות תקנים/כישורים, נתיבי ניידות והכשרה מחדש, ופיתוח כישרון כולל, כדי לקיים חדשנות תוך הפחתת צווארי בקבוק של מסחור וגישה לא שוויונית.

חוזקות המחשבים הקוונטיים של IBM

מחשבים קוונטיים של IBM משתמשים ב-Qubits על-מוליכים ובולטים בעיצובי מעבד בקישוריות גבוהה—לדוגמה ארכיטקטורת Nighthawk—המאפשרים מעגלים ~30% מורכבים יותר מדורות קודמים ותומכים בנתיבים יעילים יותר ל-Qubits לוגיים מאשר פריסות מתחרות. פלטפורמת IBM Quantum System Two® המודולרית וניתנת לשדרוג, הבנויה סביב מעבדי Heron עם ~10× שיעורי שגיאה משופרים ושילוב קוונטי-קלאסי היברידי, מאיצה זרימות עבודה בכימיה, חומרים ואופטימיזציה - ומציבה את IBM כמנהיג בסופר-מחשוב קוונטי-מרכזי. מפת הדרכים לפיתוח לטווח ארוך של IBM, הצי הגלובלי המחובר לענן, ורשת Quantum התעשייתית-אקדמית הגדולה בעולם מספקים נגישות ללא תחרות, בגרות תוכנה (Qiskit) ומסגרות benchmarking מונעות קהילה שמחזקות את יתרון האקוסיסטם של IBM על המתחרים.

הפניות

ההפניות הבאות עשויות להיות שימושיות במיוחד בהכנת נרטיב מושכל על פרויקט קוונטי. הן מוינו תחילה לפי נושא ולאחר מכן לפי סוג הנכס כדי לאפשר התאמה לנורמות של סוכנות מימון.

מה חישוב קוונטי הוא - ומה הוא אינו

דוחות ממשלתיים / רשמיים

אקדמיות לאומיות / גופי תקנים

ארגונים בין-ממשלתיים / מדיניות

השפעות רחבות יותר של טכנולוגיה קוונטית

תוכניות ממשלתיות / רשמיות

ארגונים בין-ממשלתיים / מדיניות

עמיתים-מבקרים / אקדמיים ודוחות תחום

ניתוחים עיקריים של תעשייה / ייעוץ

צרכי חינוך וכוח עבודה בטכנולוגיה קוונטית

ארגונים בין-ממשלתיים / מדיניות

תוכניות רשמיות / מרכזים אזוריים

מסגרות Flagship / כישורים

חוזקות המחשבים הקוונטיים של IBM

רשמי / ראשוני (IBM)

ידיעות / תכונות אמינות

עמיתים-מבקרים / סקירות אקדמיות

סיכומי אנליסטים / תעשייה

הקשר אקוסיסטם/רשת