By Dan O'Shea offentliggjort 04. november 2022
OPDATERING 11/4/2022: Her er en link til avisen diskuteret nedenfor. Historien er også blevet opdateret til at inkludere flere kommentarer fra Levonian om forviklingsbaserede kvantenetværk, samt flere detaljer om, hvordan forskere arbejdede på dette projekt.
Amazon Web Services står bag en af de største cloud-baserede kvantecomputertjenester, men AWS har også ydet bidrag til feltet gennem forskning. Dets seneste forskningsfremskridt, der vil blive beskrevet i et papir, der er planlagt til at blive offentliggjort fredag i tidsskriftet Videnskab, kunne have store konsekvenser for udviklingen af kvantenetværk.
Forskere fra AWS's Center for Kvantenetværk, som blev lanceret tidligere i år, og Harvard University, har udviklet en metode for at tillade kvantehukommelser at fungere ved højere temperaturer, hvilket kunne reducere omkostningerne ved ultrakølig køling, der normalt kræves for at holde minderne meget kolde, og forbedre ydeevnen og pålideligheden af kvanterepeatere, der er nødvendige for at forlænge netværksafstande.
Forskere, herunder forfattere af forskningsartikler David Levonian, Bart Machielse, YanQi Huan og Pieter-Jan Stas, kunne "forøge driftstemperaturen til noget, der gør dine kryosystemer omkring 10 gange billigere og mindre, end de ellers skulle være, og det begynder virkelig at flytte det [kvantehukommelse] mod noget, der kunne være i et stativ i en datacenter,” sagde Levonian til IQT News.
Han understregede, at der skal gøres meget mere, før denne form for fremskridt kan kommercialiseres, og før sammenfiltringsbaserede kvantenetværk, der bruger kvanterepeatere, kan blive udbredt, da meget arbejde relateret til kvantenetværk og mere specifikt til kvanterepeatere forbliver i et laboratorium. indstilling for nu.
"De næste trin, og jeg ville ikke sætte en tidslinje på det, ville være at opsætte netværk af disse repeater-enheder for at vise, at du kan opsætte et multi-hop QKD-netværk med et par forskellige brugere på tværs af afstande, som du ville ikke være i stand til at opnå med det, der er tilgængeligt på hylden nu,” sagde han.
Levonian erkendte, på trods af at han ikke var specifik med hensyn til AWS' tidslinje for de næste trin, at fremskridtet kunne hjælpe med at fremskynde den overordnede timing for implementering af sammenfiltringsbaserede QKD-netværk. og andre sammenfiltringsbaserede kvantenetværksapplikationer, såsom kvanteskyer og kvantesensornetværk. På sidste uges IQT Fall-konference var der en del diskussion om levedygtigheden af forberedelse og måling af QKD i forhold til den eventuelle udvikling af sammenfiltringsbaserede netværk, og det var tydeligt fra disse diskussioner, at flere virksomheder forfølger og videreudvikler både modeller som sammenfiltringsbaserede arkitekturer fortsætter med at modnes og forbedres.
"Jeg vil sige, at [denne form for fremskridt] skubber tidslinjen op [for udvikling af nye sammenfiltringsbaserede netværk og applikationer]," sagde Levonian. "På nogle måder tror jeg, at når folk taler om køreplanen, og hvad der er nær versus langsigtet, så er der en masse forskellige applikationer, som du kan bruge kvantenetværk til. Så QKD er noget, som folk gør nu, og evnen til at gøre mere, det er i virkeligheden bare et spørgsmål om at øge det interval og bringe nye muligheder. Jeg tror, at når folk tænker på kvantenetværk, så er der nogle andre fede applikationer, som de tænker på, som også er meget krævende for netværket, og som er… fem eller 10 år senere.”
Levonian, der var kandidatforsker ved Harvard, før han kom til AWS som i 2021 som kvanteforsker, gav også et glimt af, hvordan det videnskabelige og tekniske arbejde, der muliggjorde denne fremgang, spillede ud - og det hele havde ikke med kvante at gøre: "Hvad holdet ansat af AWS gjorde, var at fremstille og designe de enheder, der blev brugt til dette eksperiment, så en ret meget stor del af arbejdet der... men der er en masse arbejde, der er blevet udført med fotonik i løbet af de sidste par årtier, og det, vi byggede dette system, var at tage en lille smule kvante – hans evne til at droppe disse siliciumdefekter i materiale, der kan lagre kvanteinformation – men rigtig mange af de ting, der bliver pakket rundt om det, er virkelig cool videnskab og teknik om, hvordan man styrer lys og skifter det mellem forskellige ting, der blev udviklet af andre årsager for 10 eller 20 år siden. Vi har fordelen af at være i stand til at tage fremskridt, som folk gjorde dengang, og genbruge dem til at bygge disse kvantekommunikationssystemer."
Han tilføjede: "For at give dig en fornemmelse af størrelsen [på det involverede hold] er der folk, der fokuserer på at bygge disse enheder – nanofabrikation – at gå ind i et renrum og lave den ætsning og fotolitografi og fotonikdesign. Det er et team på to eller tre personer... På Harvard er der tilfældigvis en gruppe... der fokuserer specifikt på det... Og så er der de mennesker, der bygger al den automatisering og optikken og elektronikken, der bliver pakket rundt om dette og [også] laver kvantefysikteori-tingene også. Så jeg vil sige, at det er ligeligt fordelt med grupper på tre eller fire personer, der arbejder på hver ting. Det er en ret kompliceret proces, og det er en af grundene til, at jeg synes, det giver mening, at det flytter ud af laboratoriet og udføres som en del af virksomhedens R&D. Udover, selvfølgelig, er potentialet for, at virkelig nyttige ting kan udvikles for vores kunder, at det virkelig er på nippet til, hvad man kan gøre som en akademisk gruppe.”
Se IQT News tæt for yderligere opdateringer til denne historie.
Billede: Et scanningselektronmikroskopbillede (med tilladelse fra AWS Center for Quantum Networking) af en række nanofotoniske kvantehukommelser på en diamantchip. De fotoniske enheder er milliontedele af en tomme brede.
Dan O'Shea har dækket telekommunikation og relaterede emner, herunder halvledere, sensorer, detailsystemer, digitale betalinger og kvantecomputere/teknologi i over 25 år.
