Quantum News Briefs 13 September: Wawasan dari Kunjungan ke Quantum Research Labs IBM, QKD (DIQKD) yang tidak bergantung pada perangkat akan membuat peretasan menjadi sia-sia; Para peneliti mengembangkan perangkat 'Metasurface' ultra tipis untuk teknologi kuantum & LEBIH BANYAK

Ringkasan Berita Quantum hari ini dibuka dengan “Insights from a Visit to IBM's Quantum Research Labs”, diikuti dengan penelitian Device-independent QKD (DIQKD) yang akan membuat peretasan menjadi sia-sia; dan ketiga laporan tentang Peneliti mengembangkan perangkat 'Metasurface' ultrathin untuk teknologi kuantum & LEBIH BANYAK.

Wawasan dari Kunjungan ke Quantum Research Labs IBM

Kevin Krewell, seorang kontributor Forbes, baru-baru ini mengunjungi Quantum Research Labs IBM di Yorktown Heights, New York dan berbicara dengan Jay Gambetta, IBM Fellow dan VP of Quantum Computing, IBM Research dan timnya yang bekerja untuk memajukan komputasi kuantum. Quantum News Brief merangkum poin-poin penting di bawah ini. Baca wawancara dan analisis selengkapnya di sini.
Krewall membuka dengan penjelasan ini, “Tujuan para peneliti IBM adalah membuat komputasi kuantum di mana-mana untuk memecahkan masalah unik. Untuk membuat sistem kuantum lebih mudah diakses, mereka harus menjadi "cloud-native" atau "tanpa server", karena mereka menjadi sumber daya cloud yang dikenai biaya berdasarkan penggunaan. Di era pusat data terpilah ini, kuantum dapat menjadi salah satu elemen komputasi khusus yang tersedia untuk komputer klasik, seperti halnya GPU saat ini.”
Krewall kemudian meninjau tujuan IBM sebesar 1 juta qubit: IBM Research mengikuti jalur yang sama dengan yang diambil dengan komputer klasik: menempatkan qubit yang lebih banyak dan lebih cepat pada sebuah chip menggunakan penskalaan silikon; menghubungkan beberapa die kuantum sebagai ubin; dan membangun kelompok komputer kuantum yang bekerja sama.
Meskipun tujuannya adalah untuk membangun sistem dengan jutaan qubit mentah untuk komputasi kuantum yang toleran terhadap kesalahan, ada banyak pekerjaan yang dapat dilakukan sementara untuk meningkatkan kinerja qubit mentah untuk melakukan lebih banyak pekerjaan lebih cepat dengan menggunakan mitigasi kesalahan kuantum. Untuk mendapatkan hasil kuantum yang lebih baik menggunakan qubit yang relatif berisik dan berumur pendek saat ini memerlukan beberapa solusi. IBM Research telah menghasilkan beberapa teknik mitigasi kesalahan yang terbukti berguna.
Tujuan akhir komputasi kuantum praktis adalah untuk memberikan keunggulan dibandingkan komputasi klasik untuk memecahkan masalah signifikan dalam jangka waktu yang masuk akal.

*****

Para peneliti mengembangkan perangkat 'Metasurface' ultrathin untuk teknologi kuantum

Ilmuwan di Sandia Laboratorium Nasional dan Institut Max Planck untuk Ilmu Cahaya telah melaporkan tentang perangkat yang dapat menggantikan ruangan penuh peralatan untuk menghubungkan foton dalam efek kuantum aneh yang disebut keterikatan. Perangkat ini — sejenis bahan rekayasa nano yang disebut metasurface — membuka jalan untuk menjerat foton dengan cara rumit yang tidak mungkin dilakukan dengan teknologi ringkas.
Penelitian untuk perangkat terobosan, yang seratus kali lebih tipis dari selembar kertas, sebagian dilakukan di Pusat Nanoteknologi Terpadu, fasilitas pengguna Kantor Ilmu Pengetahuan Departemen Energi yang dioperasikan oleh laboratorium nasional Sandia dan Los Alamos. Tim Sandia menerima dana dari Office of Science, program Basic Energy Sciences.
Metasurface baru bertindak sebagai pintu masuk ke fenomena kuantum yang tidak biasa ini. Dalam beberapa hal, ini seperti cermin dalam "Through the Looking-Glass" karya Lewis Carrol, di mana protagonis muda Alice mengalami dunia baru yang aneh.
Alih-alih berjalan melalui perangkat baru mereka, para ilmuwan menyinari laser melaluinya. Berkas cahaya melewati sampel ultrathin kaca tercakup dalam struktur nano terbuat dari bahan semikonduktor umum yang disebut gallium arsenide. “Itu mengacak semua bidang optik,” kata ilmuwan senior Sandia Igal Brener, seorang ahli di bidang yang disebut optik nonlinier yang memimpin tim Sandia. Kadang-kadang, katanya, sepasang foton terjerat pada panjang gelombang berbeda muncul dari sampel dengan arah yang sama dengan sinar laser yang masuk.
Makalah Science menguraikan bagaimana tim berhasil menyetel metasurface mereka untuk menghasilkan foton terjerat dengan panjang gelombang yang bervariasi, prekursor penting untuk menghasilkan beberapa pasang foton terjerat secara bersamaan.

*****

QKD (DIQKD) yang tidak tergantung perangkat akan membuat peretasan menjadi sia-sia

QKD yang tidak tergantung perangkat (disingkat DIQKD) secara teoritis telah dikenal sejak tahun 1990-an, tetapi baru saja diimplementasikan secara eksperimental oleh tim peneliti internasional yang dipimpin oleh Universitas Ludwig Maximilian Munich fisikawan Harald Weinfurter dan Charles Lim dari Universitas Nasional Singapura (NUS). Protokol kriptografi tidak terpengaruh oleh perangkat. Quantum News Brief merangkum dan membagikan laporan terbaru dari SciTechDaily.
Dengan metode QKD konvensional, keamanan dijamin hanya jika perangkat kuantum yang digunakan telah dikarakterisasi dengan cukup baik. “Jadi, pengguna protokol tersebut harus bergantung pada spesifikasi yang diberikan oleh penyedia QKD dan percaya bahwa perangkat tidak akan beralih ke mode operasi lain selama distribusi kunci,” jelas Tim van Leent, salah satu dari empat penulis utama dari kertas bersama Wei Zhang dan Kai Redeker. Telah diketahui setidaknya selama satu dekade bahwa perangkat QKD yang lebih tua dapat dengan mudah diretas dari luar, lanjut van Leent.
Dalam DIQKD, tes digunakan "khusus untuk memastikan bahwa tidak ada manipulasi pada perangkat - artinya, misalnya, hasil pengukuran tersembunyi belum disimpan di perangkat sebelumnya," jelas Weinfurter.
“Dengan metode kami, kami sekarang dapat menghasilkan kunci rahasia dengan perangkat yang tidak berkarakteristik dan berpotensi tidak dapat dipercaya,” jelas Weinfurter.
Salah satu tujuan selanjutnya adalah memperluas sistem untuk menggabungkan beberapa pasangan atom terjerat. “Ini akan memungkinkan lebih banyak status keterikatan dihasilkan, yang meningkatkan kecepatan data dan pada akhirnya keamanan utama,” kata van Leent.

*****

Desakan geopolitik untuk mengembangkan teknologi kuantum seperti yang terlihat dari India

Amerika Serikat, Cina, Rusia, dan Inggris adalah global pemain yang memiliki kepala mulai di domain kuantum. Niat negara-negara untuk mengembangkan komputer kuantum menjadi sangat menarik mendapatkan pemimpin strategis dalam keamanan dunia maya, operasi intelijen, dan industri ekonomi. Ved Shinde adalah mahasiswa Ilmu Politik dan Ekonomi di St Stephens College, Universitas Delhi, India adalah penulis ikhtisar perkembangan kuantum global dalam The Geopolitik.
Negara-negara yang disebutkan di atas memiliki dikhususkan sumber daya moneter eksponensial menuju penelitian dan pengembangan kuantum. Saat ini, Amerika Serikat menampung komputer kuantum terbesar di dunia, IBM's Eagle. IBM juga berusaha untuk mendominasi ruang kuantum dengan chip mega-komputer yang berpotensi memproses lebih dari 1.000 qubit. Pusat kekuatan teknologi seperti Google, Microsoft, dan IBM adalah semua perusahaan Amerika yang memungkinkan Amerika Serikat mempertahankan keunggulan kuat dalam komputasi kuantum.
China, Amerika Serikat, dan Inggris memiliki rencana nasional yang kompetitif untuk menarik bakat dan keahlian komputasi. Misalnya, Cina memiliki "Rencana Seribu Bakat" mereka yang telah memukau bola mata global. Beijing menghabiskan banyak uang untuk memikat para ilmuwan dan peneliti. Cina juga punya diinvestasikan dalam dua jalur arsitektur yang berbeda untuk mendapatkan keuntungan komputasi di supremasi kuantum. Jalur ini adalah pengambilan sampel boson Gaussian berbasis cahaya dan pengambilan sampel rangkaian kuantum acak berbasis elektron, yang juga digunakan di IBM's Eagle.
Baik Amerika Serikat dan China telah memberlakukan pembatasan tit-for-tat pada perusahaan domestik untuk membatasi pertukaran teknologi satu sama lain. Hal ini menimbulkan pertanyaan dari berbagai pihak seputar dinamika geopolitik yang membentuk rantai pasokan teknologi kuantum. Karena sifatnya yang terkonsentrasi dan padat modal, rantai pasokan ini berada di bawah ancaman persaingan geopolitik. Ini akan meningkat seiring dengan berkembangnya rezim kekayaan intelektual dan standar global untuk teknologi kuantum.
Prancis, Jerman, Australia, Kanada, Swiss, Austria, Israel, Belanda, India, Korea Selatan, Singapura, dan Jepang adalah beberapa di antaranya lain bangsa yang juga telah dibuat prakarsa nasional yang terdefinisi dengan baik dalam teknologi kuantum.
Untuk negara seperti India, teknologi kuantum memiliki banyak kemungkinan. Profesional tunjukkan bahwa enkripsi kuantum dapat mengamankan komunikasi, simulasi kuantum dapat membantu dalam mengeksplorasi bahan untuk teknologi hijau dan penginderaan kuantum dapat membantu dalam memetakan dampak perubahan iklim. India telah meluncurkan Misi Nasional Teknologi dan Aplikasi Kuantum (NMQTA) dengan total anggaran pengeluaran dari delapan ribu crore rupee dan telah menunjukkan niatnya dalam mengembangkan teknologi ini.

*****

Sandra K. Helsel, Ph.D. telah meneliti dan melaporkan teknologi perbatasan sejak tahun 1990. Dia memiliki gelar Ph.D. dari Universitas Arizona.