By Sandra Helsel közzétéve: 09. szeptember 2022
Quantum News Briefs szeptember 9 Kezdje azzal a magyarázattal, hogy zúzott műanyag palackok hogyan hozhatnak létre nanogyémántokat kvantumérzékelők számára, majd az új, eszközfüggetlen kvantumkriptográfiai módszer biztonságosabb cn-titkosítást biztosíthat. A Commonwealth of Massachusetts 3.5 millió dolláros kutatás-fejlesztési támogatást ítélt oda a Northeastern University új kvantumlétesítményéhez a harmadik és TOVÁBBI
A zúzott műanyag palackok nanogyémántokat hozhatnak létre kvantumérzékelők számára
Egy kutatócsoport lézervillanásokat használt a jégbolygók belsejének szimulálására, új eljárást ösztönözve a kvantumérzékelők számára nélkülözhetetlen kisméretű gyémántok előállítására. A kutatásról és annak következményeiről a Mérnöki és technológiai (E&T) és itt foglaltuk össze.
A Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), a Rostocki Egyetem és a francia École Polytechnique által vezetett nemzetközi csapat egy újszerű kísérletet végzett annak meghatározására, hogy mi történik a jégbolygók, például a Neptunusz és az Uránusz belsejében.
A kutatók lézerrel lőttek rá egy vékony egyszerű PET-műanyag filmre, és intenzív lézervillanások segítségével vizsgálták a történteket. Az egyik eredmény az volt, hogy a kutatóknak sikerült megerősíteniük, hogy valóban „eső gyémántot” termel a naprendszerünk perifériáján lévő jégóriások belsejében.
Ez a módszer új módszert teremthet a nanogyémántok előállítására, amelyekre például rendkívül érzékeny kvantumérzékelőknél van szükség. A csoport a folyóiratban ismertette eredményeit Tudomány előlegek.
A jeges óriásbolygók, például a Neptunusz és az Uránusz belsejében szélsőségesek a körülmények: a hőmérséklet eléri a több ezer Celsius-fokot, a nyomás pedig milliószor nagyobb, mint a Föld légkörében. Mindazonáltal az ehhez hasonló állapotok röviden szimulálhatók a laborban: erős lézervillanások érik el a filmszerű anyagmintát, egy szempillantás alatt 6,000 °C-ra melegítik, és lökéshullámot generálnak, amely néhány nanomásodpercig összenyomja az anyagot. a légköri nyomás egymilliószorosára.
a jégóriások nemcsak szenet és hidrogént tartalmaznak, hanem hatalmas mennyiségű oxigént is. A megfelelő fóliaanyag keresése során a csoport egy mindennapi anyagra talált rá: a PET-re, a gyantára, amelyből közönséges műanyag palackokat készítenek. "A PET jó egyensúlyban van a szén, a hidrogén és az oxigén között, hogy szimulálja a jégbolygók aktivitását" - mondta Kraus.
A kísérlet egy technikai alkalmazás előtt is távlatokat nyit: nanométer méretű gyémántok testreszabott előállítását, amelyek már a csiszoló- és polírozószerekben is megtalálhatók. A jövőben az előrejelzések szerint rendkívül érzékeny kvantumérzékelőként fogják használni őket.
*****
Az új, eszközfüggetlen kvantumkriptográfiai módszer biztonságosabb cn-titkosítást biztosíthat
A National University of Singapore (NUS) kutatói új protokollt fejlesztettek ki az eszközfüggetlen QKD vagy DIQKD számára. A Quantum News Briefs összefoglalja a NewsDeal tudósítás alább.
Eszközfüggetlen QKD vagy DIQKD esetén a kriptográfiai protokoll nem függ a használt eszköztől. A cseréhez kvantum mechanikus billentyűket, vagy fényjeleket küld a vevőnek az adó, vagy összefonódott kvantumrendszereket használnak. A kulcsgeneráláshoz két mérési beállítást használnak, nem pedig egyet. "A kulcsgeneráláshoz szükséges kiegészítő beállítás bevezetésével nehezebbé válik az információk elfogása, ezért a protokoll több zajt tud elviselni és titkos kulcsokat generál még gyengébb minőségű összefonódott állapotokhoz is." mondott Charles Lim a NUS-tól. Lim is a tanulmány egyik szerzője.
A hagyományos QKD módszereknél a biztonság akkor garantálható, ha az alkalmazott kvantumeszközöket jól jellemezték. „Így tehát az ilyen protokollok felhasználóinak a QKD-szolgáltatók specifikációira kell hagyatkozniuk, és bízniuk kell abban, hogy az eszköz nem vált át másik üzemmódba a kulcsosztás során” – magyarázta Tim van Leent, az egyik vezető szerző.
A kutatók azt remélik, hogy módszerük most segít titkos kulcsok létrehozásában jellemtelen és megbízhatatlan eszközökkel. Céljuk most a rendszer kibővítése és több összegabalyodott atompár beépítése.
*****
A Massachusettsi Nemzetközösség 3.5 millió dolláros kutatás-fejlesztési támogatást adományoz az északkeleti egyetem új kvantumlétesítményéhez
A massachusettsi Baker-Polito adminisztráció új 3.5 millió dolláros támogatást jelentett be az Experiential Quantum Advancement Laboratories (EQUAL) számára, amely egy közel 10 millió dolláros projekt az állam feltörekvő kvantumérzékelési és kapcsolódó technológiai ágazatainak fejlesztésére. A Quantum News Briefs megosztja az alábbi közlemény legfontosabb pontjait.
Az északkeleti vezetésű projekt új partnerségeket hoz létre, és számos folyamatban lévő partnerséget hoz létre tudományos intézményekkel és ipari partnerekkel. A cél a következő generációs kvantumtechnológiák fejlesztése, a kvantuminformatikai tudományok és mérnöki képzések fellendítése a hallgatók és a dolgozók számára, valamint a kvantumérzékelés és a kapcsolódó technológiák terén szorosabb partnerségek kialakítása az ipar és a kormány között.
A Commonwealth Collaborative Research and Development Matching Grant programjának új díja, amelyet a Massachusetts Technology Collaborative (MassTech) Innovációs Intézete irányít, a kvantuminformatikai tudományokat, a K+F alap kiemelt fókuszterületét mozdítja elő. A megcélzott beruházás erős potenciállal rendelkezik a rövid távú gazdasági hatásokra, beleértve az új munkahelyek teremtését és a bevételek növekedését az iparági partnereknél, amelyek közül többen részt vettek a szerdai bejelentésen.
A támogatással új ultraérzékeny, szobahőmérsékletű kvantumérzékelők fejlesztését támogatják, amelyek létfontosságú és egyedülálló képességet biztosítanak az államban. Azáltal, hogy az érzékelőkre összpontosít, amelyek műszakilag kevésbé igényesek, mint a teljes kvantumszámítógépek fejlesztése, a Northeastern olyan kutatásokat végez, amelyek életképes utakat biztosítanak a kereskedelmi forgalomba hozatalhoz a következő két-öt évben.
A projekt nagy hangsúlyt fektet a munkaerő képzésére, választ adva a kvantuminformatikai tudományokban jártas munkavállalók iránti növekvő igényre. Tekintse meg a teljes sajtóközleményt itt.
*****
Az új, stabil kvantum akkumulátorok megbízhatóan tárolják az energiát elektromágneses mezőkben
A kvantumtechnológiának energiára van szüksége a működéshez. Ez az egyszerű megfontolás késztette a kutatókat az elmúlt tíz évben a kvantumelemek ötletének kidolgozására, amelyek energiatárolóként használt kvantummechanikai rendszerek. A közelmúltban a Komplex Rendszerek Elméleti Fizikai Központjának (PCS) kutatói Alaptudományi Intézet (IBS), Dél-Korea szigorú korlátozásokat tudott állítani a kvantum akkumulátor lehetséges töltési teljesítményére vonatkozóan. Kimondottan, mutatták meg hogy a kvantumelemek gyűjteménye a töltési sebesség óriási javulását eredményezheti a klasszikus töltési protokollhoz képest. Ez a kvantumeffektusoknak köszönhető, amelyek lehetővé teszik a kvantum akkumulátorok celláinak egyidejű töltését.
Ezen elméleti eredmények ellenére a kvantumelemek kísérleti megvalósítása még mindig kevés. Az egyetlen újabb figyelemre méltó ellenpélda kétszintű (a most bemutatott qubitekhez nagyon hasonló) rendszerek gyűjteményét használta energiatárolási célokra, az energiát elektromágneses mező (lézer) szolgáltatta.
A jelenlegi helyzet ismeretében egyértelműen rendkívül fontos új és könnyebben elérhető kvantumplatformokat találni, amelyek kvantumelemként használhatók. Ezt a motivációt szem előtt tartva, ugyanannak az IBS PCS-csapatnak a kutatói, akik Giuliano Benentivel (Insubria Egyetem, Olaszország) együttműködtek, a közelmúltban úgy döntöttek, hogy újra megvizsgálják a múltban alaposan tanulmányozott kvantummechanikai rendszert: a mikromázert. A Micromaser egy olyan rendszer, ahol atomnyaláb szokott lenni fotonokat pumpál egy üregbe. Leegyszerűsítve a mikromázert úgy tekinthetjük, mint a kvantumelem fent említett kísérleti modelljének megfelelő konfigurációt: az energiát az elektromágneses mezőben tárolják, amelyet a vele szekvenciálisan kölcsönhatásba lépő qubitek árama tölt fel.
Az IBS PCS kutatói és munkatársaik kimutatták, hogy a mikromaserek olyan tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek lehetővé teszik, hogy kiváló kvantumelemek modelljeként szolgáljanak. Az egyik fő aggodalomra ad okot, amikor elektromágneses mezőt próbálnak felhasználni energia tárolására, hogy elvileg az elektromágneses tér hatalmas mennyiségű energiát tud elnyelni, potenciálisan sokkal többet, mint amennyi szükséges.
*****
Sandra K. Helsel, Ph.D. 1990 óta foglalkozik határtechnológiákkal kapcsolatos kutatásokkal és jelentésekkel. Ph.D. az Arizonai Egyetemről.
