By Dan O'Shea gepostet am 04. November 2022
UPDATE 11: Hier ist ein Link zum Papier nachfolgend diskutiert. Die Geschichte wurde außerdem aktualisiert und enthält nun weitere Kommentare von Levonian zu verschränkungsbasierten Quantennetzwerken sowie weitere Details darüber, wie Forscher an diesem Projekt gearbeitet haben.
Amazon Web Services steht hinter einem der größten Cloud-basierten Quantencomputing-Dienste, aber AWS hat durch Forschung auch Beiträge auf diesem Gebiet geleistet. Sein jüngster Forschungsfortschritt wird in einem Artikel detailliert beschrieben, der am Freitag in der Zeitschrift veröffentlicht werden soll Wissenschaft, könnte große Auswirkungen auf die Entwicklung von Quantennetzwerken haben.
Wissenschaftler von AWS Zentrum für Quantenvernetzung, das Anfang dieses Jahres ins Leben gerufen wurde, und die Harvard University, haben eine Methode entwickelt Damit können Quantenspeicher bei höheren Temperaturen betrieben werden, was die Kosten für die Ultrakühlung senken könnte, die normalerweise erforderlich ist, um Speicher sehr kalt zu halten, und die Leistung und Zuverlässigkeit von Quantenrepeatern verbessern könnte, die zur Erweiterung der Netzwerkentfernungen erforderlich sind.
Forscher, einschließlich Autoren von Forschungsarbeiten David Levonian, Bart Machielse, YanQi Huan und Pieter-Jan Stas, waren in der Lage, „die Betriebstemperatur auf etwas zu erhöhen, das Ihre Kryosysteme etwa zehnmal billiger und kleiner macht, als sie sonst sein müssten, und das bringt es wirklich dazu, [den Quantenspeicher] in Richtung etwas zu bewegen, das in einem Rack in einem Rack untergebracht werden könnte.“ Rechenzentrum“, sagte Levonian gegenüber IQT News.
Er betonte, dass noch viel mehr getan werden muss, bevor diese Art von Fortschritt kommerzialisiert werden kann und bevor verschränkungsbasierte Quantennetzwerke mit Quantenrepeatern weit verbreitet werden können, da viele Arbeiten im Zusammenhang mit Quantennetzwerken und insbesondere mit Quantenrepeatern noch im Labor verbleiben Einstellung vorerst.
„Die nächsten Schritte, und ich würde keinen Zeitplan angeben, wären die Einrichtung von Netzwerken dieser Repeater-Geräte, um zu zeigen, dass man ein Multi-Hop-QKD-Netzwerk mit ein paar verschiedenen Benutzern über Entfernungen aufbauen kann, die man sonst nicht erreichen würde.“ „Das ist mit dem, was jetzt von der Stange erhältlich ist, nicht zu erreichen“, sagte er.
Levonian räumte ein, dass der Fortschritt dazu beitragen könnte, den Gesamtzeitplan für die Bereitstellung verschränkungsbasierter QKD-Netzwerke zu beschleunigen, auch wenn er sich nicht genau zum Zeitplan von AWS für die nächsten Schritte äußerte. und andere verschränkungsbasierte Quantennetzwerkanwendungen, wie Quantenwolken und Quantensensornetzwerke. Auf der IQT-Herbstkonferenz letzte Woche gab es viele Diskussionen über die Machbarkeit von „Prepare-and-Measure“-QKD im Vergleich zur eventuellen Entwicklung verschränkungsbasierter Netzwerke, und aus diesen Diskussionen wurde deutlich, dass mehrere Unternehmen beides verfolgen und weiterentwickeln Modelle als verschränkungsbasierte Architekturen reifen und verbessern sich weiter.
„Ich würde sagen, dass [diese Art von Fortschritt] den Zeitplan [für die Entwicklung neuer verschränkungsbasierter Netzwerke und Anwendungen] verschiebt“, sagte Levonian. „In gewisser Weise denke ich, dass es viele verschiedene Anwendungen gibt, für die man Quantennetzwerke nutzen kann, wenn man über eine Roadmap spricht und darüber, was kurz- und langfristig ist. QKD ist also etwas, was die Leute jetzt tun, und die Fähigkeit, mehr zu tun, ist eigentlich nur eine Frage der Erweiterung dieses Bereichs und der Einführung neuer Fähigkeiten. Ich denke, wenn die Leute an Quantennetzwerke denken, fallen ihnen einige andere coole Anwendungen ein, die ebenfalls hohe Anforderungen an das Netzwerk stellen und die … in fünf oder zehn Jahren in der Zukunft liegen.“
Levonian, der wissenschaftlicher Mitarbeiter in Harvard war, bevor er 2021 als Quantenforscher zu AWS kam, gab auch einen Einblick in die wissenschaftliche und technische Arbeit, die diesen Fortschritt ermöglichte – und das hatte nicht alles mit Quanten zu tun: „Das von AWS beauftragte Team bestand darin, die für dieses Experiment verwendeten Geräte herzustellen und zu entwerfen, also einen ziemlich großen Teil der Arbeit dort …“ Aber in den letzten Jahrzehnten wurde eine Menge Arbeit an der Photonik geleistet, und wir haben dieses System aufgebaut, indem wir ein wenig Quantum nutzten – seine Fähigkeit, diese Siliziumdefekte in Material fallen zu lassen, das Quanteninformationen speichern kann – aber Vieles davon ist wirklich coole Wissenschaft und Technik, die vor 10 oder 20 Jahren aus anderen Gründen entwickelt wurde und sich damit beschäftigt, wie man Licht lenkt und zwischen verschiedenen Dingen umschaltet. Wir haben den Vorteil, dass wir die Fortschritte, die die Menschen damals gemacht haben, für den Aufbau dieser Quantenkommunikationssysteme nutzen können.“
Er fügte hinzu: „Um Ihnen einen Eindruck von der Größe [des beteiligten Teams] zu vermitteln, gibt es Leute, die sich auf den Bau dieser Geräte konzentrieren – die Nanofertigung –, die in einen Reinraum gehen und dort Ätzen, Fotolithografie und Photonikdesign durchführen. Das ist ein Team von zwei oder drei Leuten ... In Harvard gibt es zufällig eine Gruppe ... die sich speziell darauf konzentriert ... Und dann sind da noch die Leute, die die gesamte Automatisierung, die Optik und die Elektronik bauen, die damit verbunden sind Ich beschäftige mich auch mit der Theorie der Quantenphysik. Ich würde also sagen, dass es ungefähr eine gleichmäßige Aufteilung mit Gruppen von etwa drei oder vier Leuten ist, die an jeder Sache arbeiten. Es ist ein ziemlich komplizierter Prozess, und das ist einer der Gründe, warum ich es für sinnvoll halte, ihn aus dem Labor zu verlagern und als Teil der Unternehmensforschung und -entwicklung durchzuführen. Außerdem besteht natürlich das Potenzial für die Entwicklung wirklich nützlicher Dinge für unsere Kunden, es steht wirklich an der Schwelle zu dem, was man als akademische Gruppe tun kann.“
Schauen Sie sich IQT News genau an, um weitere Updates zu dieser Geschichte zu erhalten.
Bild: Ein Rasterelektronenmikroskopbild (mit freundlicher Genehmigung des AWS Center for Quantum Networking) einer Reihe nanophotonischer Quantenspeicher auf einem Diamantchip. Die photonischen Geräte sind millionstel Zoll breit.
Dan O'Shea befasst sich seit über 25 Jahren mit Telekommunikation und verwandten Themen, darunter Halbleiter, Sensoren, Einzelhandelssysteme, digitale Zahlungen und Quantencomputer/-technologie.
