By Sandra Helsel julkaistu 13
Quantum News Briefs Tänään avataan "Insights from a Visit to IBM Quantum Research Labs", jota seuraa laiteriippumaton QKD (DIQKD) -tutkimus, joka tekee hakkeroinnista turhaa; ja kolmas raportti tutkijoista, jotka kehittävät ultraohut "Metasurface"-laitetta kvanttiteknologiaan ja MORE.
Näkemyksiä vierailusta IBM:n Quantum Research Labsissa
Kevin Krewell, Forbesin avustaja, vieraili äskettäin IBM:n Quantum Research Labsissa Yorktown Heightsissa, New Yorkissa ja keskusteli Jay Gambettan, IBM Fellowin ja VP:n Quantum Computingin, IBM Researchin ja hänen tiiminsä kanssa, joka pyrkii edistämään kvanttilaskentaa. Quantum News Briefs tiivistää alla tärkeimmät kohdat. Lue koko haastattelu ja analyysi täältä.
Krewall avaa tämän selityksen:IBM:n tutkijoiden tavoitteena on saada kvanttilaskenta mahdollisimman yleiseksi ainutlaatuisten ongelmien ratkaisemiseksi. Jotta kvanttijärjestelmät saataisiin helpommin saataville, niistä on tehtävä "pilvipohjaisia" tai "palvelimettomia" siten, että niistä tulee käytön perusteella veloitettu pilviresurssi. Tällä hajautettujen datakeskusten aikakaudella kvantti voi olla yksi perinteisten tietokoneiden käytettävissä olevista erikoistuneista laskentaelementeistä, aivan kuten GPU:t nykyään."
Krewall arvioi sitten IBM:n miljoonan kubitin tavoitteen: IBM Research noudattaa samanlaista polkua kuin perinteisten tietokoneiden kanssa: laita enemmän ja nopeampia kubitteja sirulle käyttämällä piiskaalausta; yhdistää useita kvanttimuotit laatoiksi; ja rakentaa yhdessä toimivien kvanttitietokoneiden klustereita.
Vaikka tavoitteena on rakentaa miljoonia raakakubitteja sisältäviä järjestelmiä vikasietoiseen kvanttilaskentaan, tällä välin voidaan tehdä paljon työtä, jotta raakakubittien suorituskykyä voidaan parantaa ja tehdä enemmän työtä nopeammin käyttämällä kvanttivirheiden lieventämistä. Parempien kvanttitulosten saavuttaminen nykypäivän suhteellisen meluisten ja lyhytikäisten kubittien avulla vaatii joitakin kiertotapoja. IBM Research on kehittänyt muutamia virheiden lieventämistekniikoita, jotka ovat osoittautuneet hyödyllisiksi.
Käytännön kvanttilaskennan perimmäinen tavoite on tarjota etu klassiseen laskemiseen verrattuna merkittävien ongelmien ratkaisemiseksi kohtuullisessa ajassa.
*****
Tutkijat kehittävät erittäin ohutta "Metasurface" -laitetta kvanttitekniikkaa varten
Tutkijat Sandia National Laboratories ja Max Planckin valotieteen instituutti ovat raportoineet laitteesta, joka voisi korvata huoneen täynnä laitteita fotonien yhdistämiseksi omituisessa kvanttiefektissä, jota kutsutaan sotkeutumiseksi. Tämä laite – eräänlainen nano-suunniteltu materiaali, jota kutsutaan metapinnaksi – tasoittaa tietä fotonien sotkeutumiseen monimutkaisilla tavoilla, jotka eivät ole olleet mahdollisia kompakteilla tekniikoilla.
Mullistavaa laitetta, joka on sata kertaa ohuempi kuin paperiarkki, tutkittiin osittain Integroidun nanoteknologian keskus, Department of Energy Office of Science -käyttäjälaitos, jota ylläpitävät Sandian ja Los Alamosin kansalliset laboratoriot. Sandian tiimi sai rahoitusta Office of Science, Basic Energy Sciences -ohjelmasta.
Uusi metapinta toimii porttina tähän epätavalliseen kvanttiilmiöön. Jollain tapaa se on kuin peili Lewis Carrolin "Through the Looking-Glass" -elokuvassa, jonka kautta nuori päähenkilö Alice kokee oudon, uuden maailman.
Sen sijaan, että kävelevät uuden laitteensa läpi, tutkijat loistavat sen läpi laserilla. Valosäde kulkee erittäin ohuen lasinäytteen läpi, joka on peitetty nanomittakaavaisilla rakenteilla, jotka on valmistettu tavallisesta puolijohdemateriaalista, galliumarsenidista. "Se sekoittaa kaikki optiset kentät", sanoi Sandian vanhempi tutkija Igal Brener, asiantuntija ei-lineaarisen optiikka-alalla, joka johti Sandia-tiimiä. Hän sanoi, että toisinaan näytteestä tulee eri aallonpituuksilla oleva kietoutunut fotonipari samaan suuntaan kuin tuleva lasersäde.
Tiedejulkaisussa kuvataan, kuinka tiimi onnistui virittämään metapinnansa tuottaakseen kietoutuneita fotoneja eri aallonpituuksilla, mikä on kriittinen edeltäjä useiden monimutkaisesti kietoutuneiden fotoniparien syntymiselle samanaikaisesti.
*****
Laitteesta riippumaton QKD (DIQKD) tekee hakkeroinnista turhaa
Laiteriippumaton QKD (lyhenne DIQKD) on ollut teoriassa tunnettu 1990-luvulta lähtien, mutta sen on vasta nyt kokeellisesti toteuttanut kansainvälinen tutkimusryhmä, jota johtaa Münchenin Ludwig Maximilianin yliopisto fyysikko Harald Weinfurter ja Charles Lim Singaporen kansallinen yliopisto (NUS). Laite ei vaikuta kryptografiseen protokollaan. Quantum News Briefs tekee yhteenvedon ja jakaa SciTechDailyn tuoreen raportin.
Perinteisillä QKD-menetelmillä turvallisuus taataan vain, kun käytetyt kvanttilaitteet on karakterisoitu riittävän hyvin. "Tällaisten protokollien käyttäjien täytyy luottaa QKD-palveluntarjoajien antamiin spesifikaatioihin ja luottaa siihen, että laite ei vaihda toiseen toimintatilaan avainten jaon aikana", selittää Tim van Leent, yksi neljästä pääkirjoittajista. paperi Wei Zhangin ja Kai Redekerin kanssa. Ainakin vuosikymmenen ajan on tiedetty, että vanhemmat QKD-laitteet voidaan helposti hakkeroida ulkopuolelta, van Leent jatkaa.
DIQKD:ssä testiä käytetään "erityisesti varmistamaan, ettei laitteissa tapahdu manipulaatioita eli esim. ettei piilotettuja mittaustuloksia ole tallennettu laitteisiin etukäteen", Weinfurter selittää.
"Menetelmämme avulla voimme nyt luoda salaisia avaimia luonnehtimattomilla ja mahdollisesti epäluotettavilla laitteilla", Weinfurter selittää.
Yksi seuraavista tavoitteista on laajentaa järjestelmää sisältämään useita sotkeutuneita atomipareja. "Tämä mahdollistaisi useiden sotkeutumistilojen luomisen, mikä lisää tiedonsiirtonopeutta ja viime kädessä avainturvaa", van Leent sanoo.
*****
Geopoliittinen kiire kehittää kvanttiteknologiaa Intiasta katsottuna
Yhdysvallat, Kiina, Venäjä ja Iso-Britannia ovat globaaleja pelaajat joilla on etumatka kvanttialueella. Maiden aikomuksesta kehittää kvanttitietokoneita on tullut vastustamatonta saada strateginen johtaja kyberturvallisuuden, tiedustelutoiminnan ja talouden alalla. Ved Shinde on valtiotieteen ja taloustieteen opiskelija St Stephens Collegessa, Delhin yliopistossa, Intiassa. Hän on kirjoittanut tämän globaalin kvanttikehityksen katsauksen The Geopoliticsissa.
Yllä mainituilla kansoilla on omistautunut eksponentiaaliset raharesurssit kvanttitutkimukseen ja -kehitykseen. Tällä hetkellä Yhdysvalloissa on maailman suurin kvanttitietokone, IBM:n Eagle. IBM myös pyrkii hallita kvanttiavaruutta mega-tietokonepiirillä, joka voisi mahdollisesti käsitellä yli 1.000 kubittia. Googlen, Microsoftin ja IBM:n kaltaiset teknologiset voimalaitokset ovat kaikki amerikkalaisia yrityksiä, jotka antavat Yhdysvalloille mahdollisuuden säilyttää vahva johtoasema kvanttilaskennassa.
Kiinalla, Yhdysvalloilla ja Isolla-Britannialla on kilpailukykyisiä kansallisia suunnitelmia tietojenkäsittelyalan osaajien ja asiantuntemuksen houkuttelemiseksi. Esimerkiksi, Kiinan kieli heillä on "Thousand Talents Plan", joka on mullistanut maailmanlaajuiset silmät. Peking tuhlaa rahaa houkutellakseen tutkijoita ja tutkijoita. Kiinalla on myös investoineet kahdella eri arkkitehtonisella polulla laskennallisten etujen saamiseksi kvantti ylivalta. Nämä reitit ovat valopohjainen Gaussin bosoninäytteistys ja elektronipohjainen satunnainen kvanttipiirinäyte, jota käytetään myös IBM:n Eaglessa.
Sekä Yhdysvallat että Kiina ovat edelleen asettanut kotimaisille yrityksille tiukasti rajoituksia rajoittaakseen teknologista vaihtoa keskenään. Tämä on herättänyt kysymyksiä eri tahoilta kvanttiteknologian toimitusketjuja muovautuvasta geopoliittisesta dynamiikasta. Keskittyneen ja pääomavaltaisen luonteensa vuoksi nämä toimitusketjut ovat alle uhkaus geopoliittisista kilpailuista. Tämä voimistuu, kun kvanttiteknologian immateriaalioikeuksia ja maailmanlaajuisia standardeja kehitetään.
Ranska, Saksa, Australia, Kanada, Sveitsi, Itävalta, Israel, Alankomaat, Intia, Etelä-Korea, Singapore ja Japani ovat muutamia muut kansakunnat, jotka ovat myös luoneet hyvin määriteltyjä kansallisia aloitteita kvanttiteknologioissa.
Intian kaltaiselle maalle kvanttiteknologialla on useita mahdollisuuksia. Asiantuntijat huomauttaa, että kvanttisalauksella voidaan turvata viestintä, kvanttisimulaatiolla voi olla apua vihreiden teknologioiden materiaalien tutkimisessa ja kvanttitunnistus voi auttaa kartoittamaan ilmastonmuutoksen vaikutuksia. Intia on jo käynnistänyt kansallisen kvanttiteknologian ja -sovellusten operaation (NMQTA), jonka kokonaisbudjetti on kustannukset kahdeksantuhatta miljoonaa rupiaa ja on osoittanut aikomuksensa kehittää näitä teknologioita.
*****
Sandra K. Helsel, Ph.D. on tutkinut ja raportoinut huipputeknologioista vuodesta 1990 lähtien. Hän on koulutukseltaan tohtori. Arizonan yliopistosta.
