به روز شده: AWS ادعا می کند که پیشرفت بزرگی در تحقیقات شبکه های کوانتومی داشته است

به روز رسانی 11/4/2022: در اینجا یک پیوند به مقاله در زیر مورد بحث قرار گرفته است. این داستان همچنین به‌روزرسانی شده است تا نظرات بیشتری از Levonian در مورد شبکه‌های کوانتومی مبتنی بر درهم‌تنیدگی و همچنین جزئیات بیشتری در مورد نحوه کار محققان روی این پروژه داشته باشد.

خدمات وب آمازون در پشت یکی از بزرگترین خدمات محاسبات کوانتومی مبتنی بر ابر قرار دارد، اما AWS نیز از طریق تحقیقات در این زمینه مشارکت داشته است. جدیدترین پیشرفت تحقیقاتی آن، به تفصیل در مقاله ای که قرار است روز جمعه در ژورنال منتشر شود علوم، می تواند پیامدهای عمده ای برای تکامل شبکه های کوانتومی داشته باشد.

دانشمندان از AWS مرکز شبکه های کوانتومی، که اوایل امسال راه اندازی شد و دانشگاه هاروارد، روشی را توسعه داده اند برای اجازه دادن به حافظه‌های کوانتومی برای کار در دماهای بالاتر، که می‌تواند هزینه‌های تبرید فوق‌العاده خنک را که معمولاً برای سرد نگه‌داشتن حافظه‌ها لازم است، کاهش دهد و عملکرد و قابلیت اطمینان تکرارکننده‌های کوانتومی مورد نیاز برای افزایش فواصل شبکه را بهبود بخشد.

محققان، از جمله نویسندگان مقاله تحقیقاتی دیوید لوونیان، بارت ماکیلس، یانکی هوان و پیتر جان استاس، توانستند دمای عملیاتی را به چیزی افزایش دهند که سیستم‌های کرایو شما را حدود 10 برابر ارزان‌تر و کوچک‌تر از آنچه که در غیر این صورت نیاز داشتند، می‌کند و این واقعاً شروع به حرکت آن [حافظه کوانتومی] به سمت چیزی می‌کند که می‌تواند در یک قفسه در یک قفسه باشد. لوونیان به IQT News گفت: مرکز داده.

وی تاکید کرد که قبل از تجاری سازی این نوع پیشرفت و قبل از اینکه شبکه های کوانتومی مبتنی بر درهم تنیدگی با استفاده از تکرار کننده های کوانتومی گسترش پیدا کنند، باید کارهای بیشتری انجام شود، زیرا کارهای زیادی که مربوط به شبکه های کوانتومی و به طور خاص تکرارکننده های کوانتومی است در آزمایشگاه باقی می ماند. تنظیم در حال حاضر

"مراحل بعدی، و من یک جدول زمانی روی آن قرار نمی دهم، راه اندازی شبکه های این دستگاه های تکرار کننده است تا نشان دهد که می توانید یک شبکه QKD چند هاپ با چند کاربر مختلف در فواصل مختلف راه اندازی کنید که نمی خواهید." نمی توان با آنچه که اکنون در قفسه موجود است به دست آورد.» او گفت.

لوونیان تصدیق کرد، علیرغم اینکه در مورد جدول زمانی AWS برای مراحل بعدی مشخص نیست، این پیشرفت می تواند به تسریع زمان بندی کلی برای استقرار شبکه های QKD مبتنی بر درهم تنیدگی کمک کند. و دیگر برنامه های کاربردی شبکه کوانتومی مبتنی بر درهم تنیدگی، مانند ابرهای کوانتومی و شبکه های حسگر کوانتومی. در کنفرانس پاییز IQT هفته گذشته بحث های زیادی در مورد قابلیت آماده سازی و اندازه گیری QKD نسبت به توسعه نهایی شبکه های مبتنی بر درهم تنیدگی وجود داشت و از این بحث ها مشخص بود که چندین شرکت در حال پیگیری و توسعه بیشتر هر دو هستند. مدل‌ها به‌عنوان معماری‌های مبتنی بر درهم تنیدگی به رشد و بهبود خود ادامه می‌دهند.

لوونیان گفت: «من می‌گویم [این نوع پیشرفت] جدول زمانی [برای توسعه شبکه‌ها و برنامه‌های کاربردی جدید مبتنی بر درهم‌تنیدگی] را افزایش می‌دهد. از برخی جهات، من فکر می‌کنم وقتی مردم در مورد نقشه راه صحبت می‌کنند، و برنامه‌های کاربردی زیادی وجود دارد که می‌توانید از شبکه‌های کوانتومی برای آنها استفاده کنید. بنابراین QKD کاری است که مردم در حال حاضر انجام می‌دهند، و توانایی انجام کارهای بیشتر، در واقع فقط به نوعی افزایش آن محدوده و ارائه قابلیت‌های جدید است. من فکر می‌کنم وقتی مردم به شبکه‌های کوانتومی فکر می‌کنند، برنامه‌های جالب دیگری وجود دارند که به نظرشان می‌رسد که برای شبکه بسیار سخت‌گیر هستند و... پنج یا 10 سال آینده.»

لوونیان، که پیش از پیوستن به AWS در سال 2021 به عنوان یک دانشمند تحقیقات کوانتومی، دستیار تحقیقاتی فارغ التحصیل در هاروارد بود، همچنین اجمالی از چگونگی انجام کارهای علمی و مهندسی که این پیشرفت را امکان‌پذیر کرد ارائه کرد – و همه اینها به کوانتوم ربطی نداشت: کاری که تیم به کار گرفته شده توسط AWS انجام داد، ساخت و طراحی دستگاه‌های مورد استفاده برای این آزمایش بود، بنابراین بخش نسبتاً بزرگی از کار در آنجا…. اما مجموعه‌ای از کارها روی فوتونیک در چند دهه گذشته انجام شده است، و کاری که ما این سیستم را ساختیم، کمی کوانتومی بود – توانایی او در انداختن این نقص‌های سیلیکونی به موادی که می‌توانند اطلاعات کوانتومی را ذخیره کنند – اما واقعاً بسیاری از چیزهایی که دور آن پیچیده می شود، علم و مهندسی بسیار جالبی در مورد چگونگی هدایت نور و تغییر آن بین چیزهای مختلف است که به دلایل دیگر 10 یا 20 سال پیش ساخته شده است. ما این مزیت را داریم که می‌توانیم پیشرفت‌هایی را که مردم در آن زمان انجام داده‌اند، در نظر بگیریم و آنها را در جهت ساخت این سیستم‌های ارتباطی کوانتومی تغییر دهیم.»

او اضافه کرد: «برای درک اندازه [تیم درگیر] افرادی هستند که روی ساخت این دستگاه‌ها تمرکز می‌کنند – ساخت نانو – رفتن به اتاق تمیز، و انجام آن حکاکی و لیتوگرافی عکس و طراحی فوتونیک. این یک تیم دو یا سه نفره است... در هاروارد، اتفاقاً یک گروه وجود دارد... که به طور خاص روی آن تمرکز می کند... و سپس افرادی هستند که تمام اتوماسیون، اپتیک و الکترونیک را می سازند که در اطراف آن پیچیده شده است. [همچنین] کارهای تئوری فیزیک کوانتومی را نیز انجام دهید. بنابراین من می‌توانم بگویم که به طور مساوی با گروه‌های سه یا چهار نفری که روی هر موضوع کار می‌کنند، تقسیم می‌شود. این یک فرآیند کاملاً پیچیده است، و این یکی از دلایلی است که من فکر می کنم منطقی است که از آزمایشگاه خارج شود و به عنوان بخشی از تحقیق و توسعه شرکتی انجام شود. علاوه بر این، البته، پتانسیل ایجاد چیزهای واقعا مفید برای مشتریان ما این است که واقعاً در آستانه کاری است که شما به عنوان یک گروه دانشگاهی می توانید انجام دهید.»

اخبار IQT را از نزدیک برای به روز رسانی های بیشتر در مورد این داستان تماشا کنید.

تصویر: تصویری از میکروسکوپ الکترونی روبشی (از مرکز AWS برای شبکه‌های کوانتومی) از آرایه‌ای از حافظه‌های کوانتومی نانوفوتونی روی یک تراشه الماس. وسعت دستگاه های فوتونیک میلیونیم اینچ است.

Dan O'Shea ارتباطات راه دور و موضوعات مرتبط از جمله نیمه هادی ها، حسگرها، سیستم های خرده فروشی، پرداخت های دیجیتال و محاسبات کوانتومی/فناوری را برای بیش از 25 سال پوشش داده است.