By Sandra Helsel publié le 13 sept. 2022
Brèves quantiques la journée d'aujourd'hui s'ouvre avec « Aperçus d'une visite aux laboratoires de recherche quantique d'IBM », suivi d'une recherche sur le QKD indépendant du périphérique (DIQKD) qui rendra le piratage futile ; et troisièmement, un rapport sur les chercheurs développant un dispositif ultra-mince « Metasurface » pour la technologie quantique et PLUS.
Aperçus d'une visite aux laboratoires de recherche quantique d'IBM
Kevin Krewell, contributeur de Forbes, a récemment visité les laboratoires de recherche quantique d'IBM à Yorktown Heights, New York et s'est entretenu avec Jay Gambetta, IBM Fellow et vice-président de l'informatique quantique, IBM Research et son équipe travaillant à faire progresser l'informatique quantique. Quantum News Briefs résume les points clés ci-dessous. Lisez l’interview complète et l’analyse ici.
Krewall commence par cette explication : «L'objectif des chercheurs d'IBM est de rendre l'informatique quantique aussi omniprésente que possible pour résoudre des problèmes uniques. Pour rendre les systèmes quantiques plus accessibles, ils doivent devenir « cloud natifs » ou « sans serveur », dans le sens où ils deviennent une ressource cloud facturée en fonction de son utilisation. À l’ère des centres de données désagrégés, le quantique peut être l’un des éléments de calcul spécialisés disponibles sur les ordinateurs classiques, tout comme les GPU le sont aujourd’hui.
Krewall passe ensuite en revue l'objectif d'IBM d'un million de qubits : IBM Research suit un chemin similaire à celui suivi avec les ordinateurs classiques : mettre des qubits plus nombreux et plus rapides sur une puce en utilisant une mise à l'échelle du silicium ; interconnecter plusieurs dés quantiques sous forme de tuiles ; et construire des clusters d’ordinateurs quantiques travaillant ensemble.
Bien que l'objectif soit de construire des systèmes avec des millions de qubits bruts pour une informatique quantique tolérante aux pannes, de nombreux travaux peuvent être réalisés entre-temps pour améliorer les performances des qubits bruts afin d'effectuer plus de travail plus rapidement en utilisant l'atténuation des erreurs quantiques. Pour obtenir de meilleurs résultats quantiques en utilisant les qubits relativement bruyants et de courte durée d'aujourd'hui, il faut trouver des solutions de contournement. IBM Research a mis au point quelques techniques d'atténuation des erreurs qui s'avèrent utiles.
L’objectif ultime de l’informatique quantique pratique est de fournir un avantage par rapport à l’informatique classique pour résoudre des problèmes importants dans un délai raisonnable.
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Des chercheurs développent un dispositif ultrafin « Metasurface » pour la technologie quantique
Les scientifiques à Sandia Les laboratoires nationaux et le Institut Max Planck pour la science de la lumière ont signalé un dispositif qui pourrait remplacer une salle remplie d'équipements pour relier des photons dans un effet quantique étrange appelé intrication. Ce dispositif – une sorte de matériau nano-ingénierie appelé métasurface – ouvre la voie à l’enchevêtrement des photons de manière complexe, ce qui n’aurait pas été possible avec les technologies compactes.
Les recherches sur ce dispositif révolutionnaire, cent fois plus fin qu'une feuille de papier, ont été menées en partie au Centre de Nanotechnologies Intégrées, une installation utilisateur du Bureau des sciences du ministère de l'Énergie exploitée par les laboratoires nationaux Sandia et Los Alamos. L'équipe de Sandia a reçu un financement du Bureau des sciences, programme des sciences fondamentales de l'énergie.
La nouvelle métasurface agit comme une porte d’entrée vers ce phénomène quantique inhabituel. D'une certaine manière, cela ressemble au miroir de « De l'autre côté du miroir » de Lewis Carrol, à travers lequel la jeune protagoniste Alice fait l'expérience d'un monde étrange et nouveau.
Au lieu de parcourir leur nouvel appareil, les scientifiques y font passer un laser. Le faisceau de lumière traverse un échantillon ultra-mince de verre recouvert de structures nanométriques constituées d’un matériau semi-conducteur commun appelé arséniure de gallium. "Cela brouille tous les champs optiques", a déclaré Igal Brener, scientifique principal de Sandia, expert dans un domaine appelé optique non linéaire et qui a dirigé l'équipe Sandia. Parfois, dit-il, une paire de photons intriqués de différentes longueurs d'onde émergent de l'échantillon dans la même direction que le faisceau laser entrant.
L'article scientifique décrit comment l'équipe a réussi à régler sa métasurface pour produire des photons intriqués de différentes longueurs d'onde, un précurseur essentiel pour générer simultanément plusieurs paires de photons finement intriqués.
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Le QKD indépendant du périphérique (DIQKD) rendra le piratage futile
Le QKD indépendant du dispositif (en abrégé DIQKD) est théoriquement connu depuis les années 1990, mais il vient tout juste d'être mis en œuvre expérimentalement par une équipe de recherche internationale dirigée par Université Ludwig Maximilian de Munich le physicien Harald Weinfurter et Charles Lim du Université nationale de Singapour (NUS). Le protocole cryptographique n'est pas affecté par l'appareil. Quantum News Briefs résume et partage le récent rapport de SciTechDaily.
Avec les méthodes QKD conventionnelles, la sécurité n’est garantie que lorsque les dispositifs quantiques utilisés ont été suffisamment bien caractérisés. « Ainsi, les utilisateurs de tels protocoles doivent s'appuyer sur les spécifications fournies par les fournisseurs QKD et être assurés que l'appareil ne passera pas à un autre mode de fonctionnement lors de la distribution de la clé », explique Tim van Leent, l'un des quatre auteurs principaux de l'étude. article aux côtés de Wei Zhang et Kai Redeker. On sait depuis au moins une décennie que les anciens appareils QKD pourraient facilement être piratés de l'extérieur, poursuit van Leent.
Dans DIQKD, le test est utilisé « spécifiquement pour garantir qu’il n’y a aucune manipulation sur les appareils – c’est-à-dire, par exemple, que les résultats de mesure cachés n’ont pas été enregistrés au préalable dans les appareils », explique Weinfurter.
"Grâce à notre méthode, nous pouvons désormais générer des clés secrètes avec des appareils non caractérisés et potentiellement peu fiables", explique Weinfurter.
L’un des prochains objectifs est d’étendre le système pour incorporer plusieurs paires d’atomes intriqués. "Cela permettrait de générer beaucoup plus d'états d'intrication, ce qui augmenterait le débit de données et, en fin de compte, la sécurité des clés", explique van Leent.
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La ruée géopolitique vers le développement des technologies quantiques vue depuis l’Inde
Les États-Unis, la Chine, la Russie et le Royaume-Uni sont les leaders mondiaux joueurs qui ont une longueur d’avance dans le domaine quantique. L’intention des pays de développer des ordinateurs quantiques est devenue irrésistible. Gain une avance stratégique dans les domaines de la cybersécurité, des opérations de renseignement et de l’industrie économique. Ved Shinde est étudiant en sciences politiques et en économie au St Stephens College de l'Université de Delhi, en Inde. Il est l'auteur de cet aperçu du développement quantique mondial dans The Geopolitics.
Les nations mentionnées ci-dessus ont dévoué ressources monétaires exponentielles vers la recherche et le développement quantiques. Actuellement, les États-Unis abritent le plus grand ordinateur quantique au monde, l'Eagle d'IBM. IBM également cherche dominer l'espace quantique avec une puce méga-informatique capable de traiter plus de 1.000 XNUMX qubits. Les puissances technologiques comme Google, Microsoft et IBM sont toutes des entreprises américaines qui permettent aux États-Unis de conserver une forte avance dans le domaine de l’informatique quantique.
La Chine, les États-Unis et le Royaume-Uni disposent de plans nationaux compétitifs pour attirer les talents et l’expertise informatiques. Par exemple, le Chinois ont leur « Plan mille talents » qui a fasciné les globes oculaires du monde entier. Pékin dépense des sommes folles pour attirer les scientifiques et les chercheurs. La Chine a également investi dans deux voies architecturales différentes pour obtenir des avantages informatiques dans suprématie quantique. Ces voies sont l'échantillonnage de bosons gaussiens basé sur la lumière et l'échantillonnage de circuits quantiques aléatoires basé sur les électrons, qui sont également utilisés dans Eagle d'IBM.
Les États-Unis et la Chine ont en outre imposé des restrictions du tac au tac aux entreprises nationales afin de limiter les échanges technologiques entre elles. Cela a soulevé des questions de différents côtés concernant la dynamique géopolitique qui façonne les chaînes d’approvisionnement de la technologie quantique. En raison de leur nature concentrée et à forte intensité de capital, ces chaînes d'approvisionnement sont sous la menace de rivalités géopolitiques. Cette situation s’intensifiera à mesure que les régimes de propriété intellectuelle et les normes mondiales pour les technologies quantiques seront développés.
La France, l'Allemagne, l'Australie, le Canada, la Suisse, l'Autriche, Israël, les Pays-Bas, l'Inde, la Corée du Sud, Singapour et le Japon en sont quelques-uns. autre nations qui ont également élaboré des initiatives nationales bien définies dans les technologies quantiques.
Pour un pays comme l’Inde, les technologies quantiques offrent de multiples possibilités. Experts soulignez que le cryptage quantique peut sécuriser les communications, que la simulation quantique peut aider à explorer des matériaux pour les technologies vertes et que la détection quantique peut aider à cartographier l'impact du changement climatique. L'Inde a déjà lancé une mission nationale sur les technologies et applications quantiques (NMQTA) dotée d'un budget total dépenses de huit mille crores de roupies et a démontré son intention de développer ces technologies.
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Sandra K. Helsel, Ph.D. fait des recherches et des rapports sur les technologies de pointe depuis 1990. Elle est titulaire d'un doctorat. de l'Université de l'Arizona.
