By Dan O'Shea δημοσιεύτηκε στις 04 Νοεμβρίου 2022
ΕΝΗΜΕΡΩΣΗ 11/4/2022: Εδώ είναι ένα σύνδεσμος προς το έντυπο συζητείται παρακάτω. Η ιστορία έχει επίσης ενημερωθεί για να περιλαμβάνει περισσότερα σχόλια από τον Levonian σχετικά με τα κβαντικά δίκτυα που βασίζονται σε εμπλοκή, καθώς και περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο οι ερευνητές εργάστηκαν σε αυτό το έργο.
Η Amazon Web Services βρίσκεται πίσω από μία από τις μεγαλύτερες υπηρεσίες κβαντικών υπολογιστών που βασίζονται σε σύννεφο, αλλά η AWS έχει επίσης συνεισφέρει στο πεδίο μέσω έρευνας. Η πιο πρόσφατη ερευνητική του πρόοδος, που θα αναλυθεί λεπτομερώς σε άρθρο που έχει προγραμματιστεί να δημοσιευτεί την Παρασκευή στο περιοδικό Επιστήμη, θα μπορούσε να έχει σημαντικές επιπτώσεις στην εξέλιξη των κβαντικών δικτύων.
Επιστήμονες από το AWS's Κέντρο Κβαντικής Δικτύωσης, που ξεκίνησε νωρίτερα αυτό το έτος, και το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, έχουν αναπτύξει μια μέθοδο για να επιτρέπεται στις κβαντικές μνήμες να λειτουργούν σε υψηλότερες θερμοκρασίες, γεγονός που θα μπορούσε να μειώσει το κόστος της υπερψυκτικής ψύξης που απαιτείται συνήθως για να διατηρηθούν οι μνήμες πολύ κρύες και να βελτιώσει την απόδοση και την αξιοπιστία των κβαντικών επαναλήπτων που απαιτούνται για την επέκταση των αποστάσεων δικτύωσης.
Ερευνητές, συμπεριλαμβανομένων των συγγραφέων ερευνητικής εργασίας David Levonian, Bart Machielse, YanQi Huan και Pieter-Jan Stas, μπόρεσαν να «αυξήσουν τη θερμοκρασία λειτουργίας σε κάτι που κάνει τα κρυοσύστημά σας περίπου 10 φορές φθηνότερα και μικρότερα από ό,τι θα χρειαζόταν διαφορετικά, και αυτό πραγματικά αρχίζει να την μετακινεί [κβαντική μνήμη] προς κάτι που θα μπορούσε να βρίσκεται σε ένα ράφι σε κέντρο δεδομένων», είπε ο Levonian στο IQT News.
Τόνισε ότι πρέπει να γίνουν πολύ περισσότερα για να μπορέσει να εμπορευματοποιηθεί αυτού του είδους η πρόοδος και προτού διαδοθούν ευρέως τα κβαντικά δίκτυα που βασίζονται σε εμπλοκή που χρησιμοποιούν κβαντικούς επαναλήπτες, καθώς πολλές εργασίες που σχετίζονται με τα κβαντικά δίκτυα και πιο συγκεκριμένα με τους κβαντικούς επαναλήπτες παραμένουν σε εργαστήριο ρύθμιση προς το παρόν.
"Τα επόμενα βήματα, και δεν θα έβαζα ένα χρονοδιάγραμμα σε αυτό, θα ήταν η δημιουργία δικτύων αυτών των συσκευών επαναλήπτη για να δείξετε ότι μπορείτε να δημιουργήσετε ένα δίκτυο QKD πολλαπλών βημάτων με μερικούς διαφορετικούς χρήστες σε αποστάσεις που δεν θα κάνατε" δεν μπορείς να πετύχεις με ό,τι είναι διαθέσιμο από το ράφι τώρα», είπε.
Ο Levonian αναγνώρισε, παρόλο που δεν ήταν συγκεκριμένος σχετικά με το χρονοδιάγραμμα της AWS για τα επόμενα βήματα, ότι η πρόοδος θα μπορούσε να βοηθήσει στην επιτάχυνση του συνολικού χρονισμού για την ανάπτυξη δικτύων QKD που βασίζονται σε εμπλοκή. και άλλες εφαρμογές κβαντικών δικτύων που βασίζονται σε εμπλοκή, όπως τα κβαντικά σύννεφα και τα κβαντικά δίκτυα αισθητήρων. Στο συνέδριο IQT Fall της περασμένης εβδομάδας υπήρξε μεγάλη συζήτηση σχετικά με τη βιωσιμότητα του QKD προετοιμασίας και μέτρησης σε σχέση με την τελική ανάπτυξη δικτύων που βασίζονται σε διαπλοκή, και ήταν σαφές από αυτές τις συζητήσεις ότι αρκετές εταιρείες επιδιώκουν και αναπτύσσουν περαιτέρω και τα δύο μοντέλα ως αρχιτεκτονικές που βασίζονται σε εμπλοκή συνεχίζουν να ωριμάζουν και να βελτιώνονται.
«Θα έλεγα ότι [αυτό το είδος της εξέλιξης] ωθεί το χρονοδιάγραμμα [για την ανάπτυξη νέων δικτύων και εφαρμογών που βασίζονται σε εμπλοκή]», είπε ο Levonian. «Κατά κάποιους τρόπους, νομίζω ότι όταν οι άνθρωποι μιλούν για οδικό χάρτη, και τι είναι κοντά σε σχέση με μακροπρόθεσμα, υπάρχουν πολλές διαφορετικές εφαρμογές για τις οποίες μπορείτε να χρησιμοποιήσετε κβαντικά δίκτυα. Έτσι, το QKD είναι κάτι που κάνουν οι άνθρωποι τώρα, και η ικανότητα να κάνουν περισσότερα, είναι στην πραγματικότητα απλώς ένα θέμα αύξησης αυτού του εύρους και φέρνοντας νέες δυνατότητες. Νομίζω ότι όταν οι άνθρωποι σκέφτονται τα κβαντικά δίκτυα, υπάρχουν κάποιες άλλες ενδιαφέρουσες εφαρμογές που πιστεύουν ότι είναι επίσης πολύ απαιτητικές για το δίκτυο και οι οποίες είναι… πέντε ή δέκα χρόνια αργότερα».
Ο Levonian, ο οποίος ήταν μεταπτυχιακός ερευνητικός βοηθός στο Χάρβαρντ πριν ενταχθεί στο AWS όπως και το 2021 ως επιστήμονας κβαντικής έρευνας, έδωσε επίσης μια γεύση από το πώς εξελίχθηκε το επιστημονικό και μηχανολογικό έργο που επέτρεψε αυτήν την πρόοδο – και δεν είχαν να κάνουν όλα με το κβαντικό: «Αυτό που έκανε η ομάδα που χρησιμοποίησε η AWS ήταν να κατασκευάσει και να σχεδιάσει τις συσκευές που χρησιμοποιήθηκαν για αυτό το πείραμα, οπότε ένα αρκετά μεγάλο κομμάτι της δουλειάς εκεί…. αλλά υπάρχει μια δέσμη εργασιών που έχει γίνει στη φωτονική τις τελευταίες δύο δεκαετίες, και αυτό που κατασκευάσαμε αυτό το σύστημα ήταν να πάρουμε λίγο κβαντικό – την ικανότητά του να ρίχνει αυτά τα ελαττώματα πυριτίου σε υλικό που μπορεί να αποθηκεύσει κβαντικές πληροφορίες – αλλά Πραγματικά, πολλά από τα πράγματα που τυλίγονται γύρω του είναι πολύ ωραία επιστήμη και μηχανική σχετικά με τον τρόπο καθοδήγησης του φωτός και εναλλαγής του μεταξύ διαφορετικών πραγμάτων που αναπτύχθηκαν για άλλους λόγους πριν από 10 ή 20 χρόνια. Έχουμε το πλεονέκτημα ότι μπορούμε να πάρουμε τις προόδους που έκαναν οι άνθρωποι τότε και να τις επαναπροσδιορίσουμε στην κατασκευή αυτών των κβαντικών συστημάτων επικοινωνίας».
Πρόσθεσε, «Για να σας δώσω κάποια αίσθηση του μεγέθους [της ομάδας που εμπλέκεται] υπάρχουν άνθρωποι που επικεντρώνονται στην κατασκευή αυτών των συσκευών –νανοκατασκευής– πηγαίνοντας σε ένα καθαρό δωμάτιο και κάνοντας αυτό το χαρακτικό και τη φωτογραφική λιθογραφία και το σχεδιασμό φωτονικών. Αυτή είναι μια ομάδα δύο ή τριών ατόμων… Στο Χάρβαρντ, τυχαίνει να υπάρχει μια ομάδα… που εστιάζει σε αυτό συγκεκριμένα… Και μετά είναι οι άνθρωποι που κατασκευάζουν όλο τον αυτοματισμό, τα οπτικά και τα ηλεκτρονικά που τυλίγονται γύρω από αυτό και [επίσης] κάντε και τα πράγματα της θεωρίας της κβαντικής φυσικής. Οπότε θα έλεγα ότι πρόκειται για ομοιόμορφα χωρισμένα με ομάδες τριών ή τεσσάρων ατόμων που εργάζονται για κάθε πράγμα. Είναι μια αρκετά περίπλοκη διαδικασία, και αυτός είναι ένας λόγος για τον οποίο πιστεύω ότι είναι λογικό να απομακρυνθεί από το εργαστήριο και να γίνει ως μέρος της εταιρικής Ε&Α. Εκτός αυτού, φυσικά, η δυνατότητα για πραγματικά χρήσιμα πράγματα να αναπτυχθούν για τους πελάτες μας είναι, είναι πραγματικά στο κατώφλι του τι μπορείτε να κάνετε ως ακαδημαϊκή ομάδα.”
Παρακολουθήστε το IQT News στενά για περαιτέρω ενημερώσεις σε αυτήν την ιστορία.
Εικόνα: Μια εικόνα ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης (με την ευγενική προσφορά του Κέντρου Κβαντικής Δικτύωσης AWS) μιας συστοιχίας νανοφωτονικών κβαντικών αναμνήσεων σε ένα τσιπ διαμαντιού. Οι φωτονικές συσκευές έχουν πλάτος εκατομμυριοστά της ίντσας.
Ο Dan O'Shea έχει καλύψει τις τηλεπικοινωνίες και συναφή θέματα, όπως ημιαγωγούς, αισθητήρες, συστήματα λιανικής, ψηφιακές πληρωμές και κβαντικούς υπολογιστές/τεχνολογίες για περισσότερα από 25 χρόνια.
