By sandra helsel publicado el 09 de septiembre de 2022
Quantum News Briefs 9 de septiembre Comenzar con una explicación de cómo las botellas de plástico trituradas podrían crear nanodiamantes para sensores cuánticos seguido de un nuevo método de criptografía cuántica independiente del dispositivo que podría proporcionar un cifrado más seguro. Commonwealth of Massachusetts otorga una subvención de I + D de $ 3.5M para la nueva instalación cuántica de la Universidad Northeastern es la tercera y MÁS
Botellas de plástico trituradas podrían crear nanodiamantes para sensores cuánticos
Un equipo de investigación utilizó destellos láser para simular el interior de planetas helados, lo que impulsó un nuevo proceso para producir el tipo de diamantes minúsculos que son esenciales para los sensores cuánticos. La investigación y sus implicaciones se informaron en Ingeniería y Tecnología (E&T) y resumido aquí.
El equipo internacional, encabezado por el Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), la Universidad de Rostock y la École Polytechnique de Francia, realizó un experimento novedoso para determinar qué sucede dentro de planetas helados como Neptuno y Urano.
Los investigadores dispararon un láser a una película delgada de plástico PET simple e investigaron lo que sucedió usando destellos láser intensivos. Uno de los resultados fue que los investigadores pudieron confirmar que realmente 'llueven diamantes' dentro de los gigantes de hielo en la periferia de nuestro sistema solar.
Este método podría establecer una nueva forma de producir nanodiamantes, que son necesarios, por ejemplo, para sensores cuánticos de alta sensibilidad. El grupo ha presentado sus hallazgos en la revista Science Advances.
Las condiciones en el interior de planetas gigantes helados como Neptuno y Urano son extremas: las temperaturas alcanzan varios miles de grados centígrados y la presión es millones de veces mayor que en la atmósfera terrestre. No obstante, estados como este se pueden simular brevemente en el laboratorio: potentes destellos láser golpean una muestra de material similar a una película, la calientan hasta 6,000 °C en un abrir y cerrar de ojos y generan una onda de choque que comprime el material durante unos nanosegundos. a un millón de veces la presión atmosférica.
Los gigantes de hielo no solo contienen carbono e hidrógeno, sino también grandes cantidades de oxígeno. Al buscar material de película adecuado, el grupo dio con una sustancia cotidiana: PET, la resina con la que se fabrican las botellas de plástico ordinarias. “PET tiene un buen equilibrio entre carbono, hidrógeno y oxígeno para simular la actividad en los planetas de hielo”, dijo Kraus.
El experimento también abre perspectivas para una aplicación técnica: la producción a medida de diamantes de tamaño nanométrico, que ya están incluidos en abrasivos y agentes de pulido. En el futuro, se prevé que se utilicen como sensores cuánticos de alta sensibilidad.
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El nuevo método de criptografía cuántica independiente del dispositivo podría proporcionar un cifrado más seguro
Investigadores de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) han desarrollado un nuevo protocolo para QKD o DIQKD independiente del dispositivo. Quantum News Briefs resume la Noticias cobertura a continuación.
En el caso de QKD o DIQKD independiente del dispositivo, el protocolo criptográfico no depende del dispositivo utilizado. para el intercambio de cuántico llaves mecánicas, el transmisor envía señales de luz al receptor o se usan sistemas cuánticos entrelazados. Se usan dos configuraciones de medición para la generación de llaves en lugar de solo una. "Al introducir la configuración adicional para la generación de claves, se vuelve más difícil interceptar información y, por lo tanto, el protocolo puede tolerar más ruido y generar claves secretas incluso para estados entrelazados de menor calidad". dijo Charles Lim de la NUS. Lim también es uno de los autores del estudio.
En los métodos QKD convencionales, la seguridad se puede garantizar cuando los dispositivos cuánticos utilizados se han caracterizado bien. “Entonces, los usuarios de dichos protocolos deben 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”, explicó Tim van Leent, uno de los autores principales.
Los investigadores esperan que su método ahora ayude a generar claves secretas con dispositivos no caracterizados y poco confiables. Ahora tienen como objetivo expandir el sistema e incorporar varios pares de átomos entrelazados.
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La Mancomunidad de Massachusetts otorga una subvención de I+D de 3.5 millones de dólares para la nueva instalación cuántica de la Universidad del Noreste
La Administración Baker-Polito en Massachusetts ha anunciado una nueva subvención de $3.5 millones para los Laboratorios Experimentales de Avance Cuántico (EQUAL), un proyecto de casi $10 millones para avanzar en los sectores emergentes de detección cuántica y tecnología relacionada en el estado. Quantum News Briefs comparte puntos clave del anuncio a continuación.
El proyecto liderado por Northeastern establecerá nuevas asociaciones y aprovechará varias en curso con instituciones académicas y socios de la industria. El objetivo es desarrollar tecnologías cuánticas de próxima generación, impulsar la formación en ciencia e ingeniería de la información cuántica para estudiantes y trabajadores, y establecer mayores asociaciones entre la industria y el gobierno en torno a la detección cuántica y tecnologías relacionadas.
El nuevo premio, del programa de Subsidios Equivalentes de Investigación y Desarrollo Colaborativo de la Commonwealth administrado por el Instituto de Innovación en la Colaboración Tecnológica de Massachusetts (MassTech), promoverá las ciencias de la información cuántica, un área de enfoque prioritaria para el Fondo de I+D. La inversión objetivo tiene un fuerte potencial para impactos económicos a corto plazo, incluida la creación de nuevos puestos de trabajo y el crecimiento de los ingresos en los socios de la industria, varios de los cuales asistieron al anuncio del miércoles.
La subvención apoyará el desarrollo de nuevos sensores cuánticos ultrasensibles a temperatura ambiente, instalaciones que proporcionarán una capacidad vital y única en el estado. Al centrarse en los sensores, que son menos exigentes desde el punto de vista técnico que el desarrollo de computadoras cuánticas completas, Northeastern está realizando una investigación que proporciona vías viables para la comercialización en los próximos dos a cinco años.
El proyecto incluirá un fuerte enfoque en la capacitación de la fuerza laboral, respondiendo a la creciente necesidad de trabajadores alfabetizados en ciencias de la información cuántica. Vea el comunicado de prensa completo aquí.
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Nuevas baterías cuánticas estables pueden almacenar energía de forma fiable en campos electromagnéticos
Las tecnologías cuánticas necesitan energía para funcionar. Esta simple consideración ha llevado a los investigadores, en los últimos diez años, a desarrollar la idea de las baterías cuánticas, que son sistemas mecánicos cuánticos utilizados como dispositivos de almacenamiento de energía. En un pasado muy reciente, investigadores del Centro de Física Teórica de Sistemas Complejos (PCS) del Instituto de Ciencias Básicas (IBS), Corea del Sur ha podido imponer restricciones estrictas sobre el posible rendimiento de carga de una batería cuántica. Específicamente, mostraron que una colección de baterías cuánticas puede conducir a una enorme mejora en la velocidad de carga en comparación con un protocolo de carga clásico. Esto es gracias a los efectos cuánticos, que permiten que las celdas de las baterías cuánticas se carguen simultáneamente.
A pesar de estos logros teóricos, las realizaciones experimentales de baterías cuánticas aún son escasas. El único contraejemplo notable reciente utilizó una colección de sistemas de dos niveles (muy similares a los qubits que acabamos de presentar) con fines de almacenamiento de energía, con la energía proporcionada por un campo electromagnético (un láser).
Dada la situación actual, es claramente de suma importancia encontrar plataformas cuánticas nuevas y más accesibles que puedan usarse como baterías cuánticas. Con esta motivación en mente, los investigadores del mismo equipo de IBS PCS, en colaboración con Giuliano Benenti (Universidad de Insubria, Italia), decidieron recientemente revisar un sistema de mecánica cuántica que se ha estudiado mucho en el pasado: el micromaser. Micromaser es un sistema en el que se utiliza un haz de átomos para bombear fotones en una cavidad. En términos simples, se puede pensar en un micromaser como una configuración especular del modelo experimental de batería cuántica mencionado anteriormente: la energía se almacena en el campo electromagnético, que se carga mediante una corriente de qubits que interactúan secuencialmente con él.
Los investigadores de IBS PCS y su colaborador demostraron que los micromasers tienen características que les permiten servir como excelentes modelos de baterías cuánticas. Una de las principales preocupaciones al intentar utilizar un campo electromagnético para almacenar energía es que, en principio, el campo electromagnético podría absorber una enorme cantidad de energía, potencialmente mucho más de lo necesario.
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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.
