By sandra helsel publicado el 13 de septiembre de 2022
Boletines informativos cuánticos hoy comienza con "Información de una visita a los laboratorios de investigación cuántica de IBM", seguida de una investigación QKD independiente del dispositivo (DIQKD) que hará que la piratería sea inútil; y tercero, un informe sobre investigadores que desarrollan un dispositivo ultrafino 'Metasurface' para tecnología cuántica y MÁS.
Perspectivas de una visita a los laboratorios de investigación cuántica de IBM
Kevin Krewell, colaborador de Forbes, visitó recientemente los laboratorios de investigación cuántica de IBM en Yorktown Heights, Nueva York, y habló con Jay Gambetta, miembro de IBM y vicepresidente de Computación Cuántica, IBM Research y su equipo que trabaja para avanzar en la computación cuántica. Quantum News Briefs resume los puntos clave a continuación. Lea la entrevista completa y el análisis aquí.
Krewall comienza con esta explicación: “El objetivo de los investigadores de IBM es hacer que la computación cuántica sea lo más ubicua posible para resolver problemas únicos. Para que los sistemas cuánticos sean más accesibles, deben volverse “nativos de la nube” o “sin servidor”, es decir, convertirse en un recurso de la nube que se cobra según el uso. En esta era de centros de datos desagregados, la tecnología cuántica puede ser uno de los elementos informáticos especializados disponibles para las computadoras clásicas, al igual que lo son las GPU en la actualidad”.
Krewall luego revisa el objetivo de IBM de 1 millón de qubits: IBM Research está siguiendo un camino similar al de las computadoras clásicas: poner más qubits y más rápidos en un chip usando escalamiento de silicio; interconectar múltiples matrices cuánticas como mosaicos; y construir grupos de computadoras cuánticas que funcionen juntas.
Si bien el objetivo es construir sistemas con millones de qubits sin procesar para la computación cuántica tolerante a fallas, mientras tanto se puede hacer mucho trabajo para mejorar el rendimiento de los qubits sin procesar y hacer más trabajo antes mediante el uso de la mitigación de errores cuánticos. Para obtener mejores resultados cuánticos utilizando los relativamente ruidosos y efímeros qubits actuales se requieren algunas soluciones. IBM Research ha ideado un par de técnicas de mitigación de errores que están resultando útiles.
El objetivo final de la computación cuántica práctica es proporcionar una ventaja sobre la computación clásica para resolver problemas importantes en un período de tiempo razonable.
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Investigadores desarrollan un dispositivo ultrafino 'Metasurface' para tecnología cuántica
Los científicos en Sandia Laboratorios Nacionales y el Instituto Max Planck para la Ciencia de la Luz han informado sobre un dispositivo que podría reemplazar una sala llena de equipos para vincular fotones en un extraño efecto cuántico llamado entrelazamiento. Este dispositivo, un tipo de material de nanoingeniería llamado metasuperficie, allana el camino para entrelazar fotones de formas complejas que no han sido posibles con tecnologías compactas.
La investigación para este innovador dispositivo, que es cien veces más delgado que una hoja de papel, se llevó a cabo, en parte, en el Centro de Nanotecnologías Integradas, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía operada por los laboratorios nacionales Sandia y Los Alamos. El equipo de Sandia recibió financiación del programa de Ciencias Básicas de la Energía de la Oficina de Ciencias.
La nueva metasuperficie actúa como puerta de entrada a este inusual fenómeno cuántico. En cierto modo, es como el espejo de “A través del espejo” de Lewis Carrol, a través del cual la joven protagonista Alice experimenta un mundo nuevo y extraño.
En lugar de caminar a través de su nuevo dispositivo, los científicos lo atraviesan con un láser. El haz de luz pasa a través de una muestra ultrafina de vidrio cubierta con estructuras a nanoescala hechas de un material semiconductor común llamado arseniuro de galio. "Confunde todos los campos ópticos", dijo el científico principal de Sandia, Igal Brener, experto en un campo llamado óptica no lineal que dirigió el equipo de Sandia. De vez en cuando, dijo, un par de fotones entrelazados en diferentes longitudes de onda emergen de la muestra en la misma dirección que el rayo láser entrante.
El artículo de Science describe cómo el equipo sintonizó con éxito su metasuperficie para producir fotones entrelazados con diferentes longitudes de onda, un precursor crítico para generar varios pares de fotones intrincadamente entrelazados simultáneamente.
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QKD independiente del dispositivo (DIQKD) hará que la piratería sea inútil
El QKD independiente del dispositivo (abreviado DIQKD) se conoce teóricamente desde los años 1990, pero apenas ha sido implementado experimentalmente por un equipo de investigación internacional encabezado por Universidad Ludwig Maximilian de Munich el físico Harald Weinfurter y Charles Lim del Universidad Nacional de Singapur (NUS). El protocolo criptográfico no se ve afectado por el dispositivo. Quantum News Briefs resume y comparte un informe reciente de SciTechDaily.
Con los métodos QKD convencionales, la seguridad sólo está garantizada cuando los dispositivos cuánticos utilizados se han caracterizado suficientemente bien. "Y por eso, los usuarios de dichos protocolos tienen que confiar en las especificaciones proporcionadas por los proveedores de QKD y confiar en que el dispositivo no cambiará a otro modo operativo durante la distribución de claves", explica Tim van Leent, uno de los cuatro autores principales del estudio. artículo junto a Wei Zhang y Kai Redeker. Se sabe desde hace al menos una década que los dispositivos QKD más antiguos se podían piratear fácilmente desde el exterior, continúa van Leent.
En DIQKD, la prueba se utiliza "especialmente para garantizar que no se produzcan manipulaciones en los dispositivos, es decir, por ejemplo, que los resultados de medición ocultos no se hayan guardado previamente en los dispositivos", explica Weinfurter.
"Con nuestro método ahora podemos generar claves secretas con dispositivos no caracterizados y potencialmente poco fiables", explica Weinfurter.
Uno de los próximos objetivos es ampliar el sistema para incorporar varios pares de átomos entrelazados. "Esto permitiría generar muchos más estados de entrelazamiento, lo que aumenta la velocidad de datos y, en última instancia, la seguridad de las claves", afirma van Leent.
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La prisa geopolítica por desarrollar tecnologías cuánticas vista desde la India
Estados Unidos, China, Rusia y el Reino Unido son los países globales. players que tienen una ventaja en el dominio cuántico. La intención de los países de desarrollar computadoras cuánticas se ha vuelto irresistible para ganancia un liderazgo estratégico en ciberseguridad, operaciones de inteligencia e industria económica. Ved Shinde es estudiante de Ciencias Políticas y Economía en St Stephens College, Universidad de Delhi, India y es el autor de esta descripción general del desarrollo cuántico global en The Geopolitics.
Las naciones mencionadas anteriormente tienen devoto recursos monetarios exponenciales hacia la investigación y el desarrollo cuánticos. Actualmente, Estados Unidos alberga la computadora cuántica más grande del mundo, la Eagle de IBM. IBM también busca dominar el espacio cuántico con un megachip de computadora que potencialmente podría procesar más de 1.000 qubits. Potencias tecnológicas como Google, Microsoft e IBM son todas empresas estadounidenses que permiten a Estados Unidos mantener un fuerte liderazgo en computación cuántica.
China, Estados Unidos y el Reino Unido tienen planes nacionales competitivos para atraer talento y experiencia en informática. Por ejemplo, el Chino tienen su “Plan de los Mil Talentos” que ha paralizado los ojos de todo el mundo. Beijing está derrochando dinero para atraer a científicos e investigadores. China también ha será invertido en dos caminos arquitectónicos diferentes para obtener ventajas computacionales en supremacía cuántica. Estas vías son el muestreo de bosones gaussianos basado en la luz y el muestreo de circuitos cuánticos aleatorios basado en electrones, que también se utiliza en Eagle de IBM.
Tanto Estados Unidos como China han impuesto además restricciones de represalia a las empresas nacionales para limitar el intercambio tecnológico entre sí. Esto ha planteado preguntas desde diferentes sectores sobre la dinámica geopolítica que da forma a las cadenas de suministro de tecnología cuántica. Debido a su naturaleza concentrada e intensiva en capital, estas cadenas de suministro están bajo la amenaza de rivalidades geopolíticas. Esto se intensificará a medida que se desarrollen regímenes de propiedad intelectual y estándares globales para las tecnologías cuánticas.
Francia, Alemania, Australia, Canadá, Suiza, Austria, Israel, Países Bajos, India, Corea del Sur, Singapur y Japón son algunos de ellos. otros naciones que también han elaborado iniciativas nacionales bien definidas en tecnologías cuánticas.
Para un país como la India, las tecnologías cuánticas ofrecen múltiples posibilidades. Expertos señalan que el cifrado cuántico puede proteger las comunicaciones, la simulación cuántica puede ayudar a explorar materiales para tecnologías verdes y la detección cuántica puede ayudar a mapear el impacto del cambio climático. India ya ha lanzado una Misión Nacional sobre Tecnologías y Aplicaciones Cuánticas (NMQTA) con un presupuesto total desembolso de ocho mil millones de rupias y ha demostrado su intención de desarrollar estas tecnologías.
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Sandra K. Helsel, Ph.D. ha estado investigando e informando sobre tecnologías de vanguardia desde 1990. Tiene su Ph.D. de la Universidad de Arizona.
