By Dan O'Shea diposting 04 Nov 2022
UPDATE 11/4/2022: Ini a link ke kertas didiskusikan di bawah. Ceritanya juga telah diperbarui untuk menyertakan lebih banyak komentar dari Levonian tentang jaringan kuantum berbasis keterikatan, serta detail lebih lanjut tentang bagaimana para peneliti mengerjakan proyek ini.
Amazon Web Services berada di belakang salah satu layanan komputasi kuantum berbasis cloud terbesar, tetapi AWS juga telah memberikan kontribusi di lapangan melalui penelitian. Kemajuan penelitian terbarunya, akan dirinci dalam makalah yang dijadwalkan akan diterbitkan pada hari Jumat di jurnal Sains, bisa memiliki implikasi besar bagi evolusi jaringan kuantum.
Ilmuwan dari AWS Pusat Jaringan Kuantum, yang diluncurkan awal tahun ini, dan Harvard University, telah mengembangkan metode untuk memungkinkan memori kuantum beroperasi pada suhu yang lebih tinggi, yang dapat mengurangi biaya pendinginan ultra-dingin yang biasanya diperlukan untuk menjaga memori tetap sangat dingin, dan meningkatkan kinerja dan keandalan repeater kuantum yang diperlukan untuk memperluas jarak jaringan.
Peneliti, termasuk penulis makalah penelitian David Levonian, Bart Machielse, YanQi Huan, dan Pieter-Jan Stas, mampu “meningkatkan suhu operasi ke sesuatu yang membuat sistem cryo Anda sekitar 10 kali lebih murah dan lebih kecil dari yang seharusnya, dan itu benar-benar mulai memindahkannya [memori kuantum] ke sesuatu yang bisa ada di rak di a pusat data,” kata Levonian kepada IQT News.
Dia menekankan bahwa masih banyak yang harus dilakukan sebelum kemajuan semacam ini dapat dikomersialkan dan sebelum jaringan kuantum berbasis keterikatan yang menggunakan pengulang kuantum dapat tersebar luas, karena banyak pekerjaan yang terkait dengan jaringan kuantum, dan lebih khusus lagi untuk pengulang kuantum, tetap berada di laboratorium. pengaturan untuk saat ini.
“Langkah selanjutnya, dan saya tidak akan memberi garis waktu, akan mengatur jaringan perangkat pengulang ini untuk menunjukkan bahwa Anda dapat mengatur jaringan QKD multi-hop dengan beberapa pengguna berbeda di jarak yang tidak Anda inginkan. tidak dapat dicapai dengan apa yang tersedia dari rak sekarang, ”katanya.
Levonian mengakui, meskipun tidak spesifik tentang garis waktu AWS untuk langkah selanjutnya, bahwa peningkatan tersebut dapat membantu mempercepat keseluruhan waktu penerapan jaringan QKD berbasis keterikatan. dan aplikasi jaringan kuantum berbasis keterikatan lainnya, seperti awan kuantum dan jaringan sensor kuantum. Pada konferensi Musim Gugur IQT minggu lalu ada banyak diskusi tentang kelangsungan QKD persiapan dan pengukuran relatif terhadap pengembangan jaringan berbasis keterikatan, dan jelas dari diskusi ini bahwa beberapa perusahaan sedang mengejar dan mengembangkan lebih lanjut keduanya model sebagai arsitektur berbasis keterikatan terus matang dan membaik.
“Menurut saya [kemajuan semacam ini] memang mendorong garis waktu [untuk pengembangan jaringan dan aplikasi berbasis keterikatan baru],” kata Levonian. “Dalam beberapa hal, saya pikir ketika orang berbicara tentang peta jalan, dan apa yang dekat versus jangka panjang, ada banyak aplikasi berbeda yang dapat Anda gunakan untuk jaringan kuantum. Jadi QKD adalah sesuatu yang dilakukan orang sekarang, dan kemampuan untuk melakukan lebih banyak, itu benar-benar hanya masalah meningkatkan jangkauan itu, dan membawa kemampuan baru. Saya pikir ketika orang berpikir tentang jaringan kuantum, ada beberapa aplikasi keren lainnya yang menurut mereka juga sangat menuntut jaringan dan itu… lima atau 10 tahun ke depan.
Levonian, yang merupakan asisten peneliti pascasarjana di Harvard sebelum bergabung dengan AWS pada tahun 2021 sebagai ilmuwan penelitian kuantum, juga memberikan gambaran sekilas bagaimana pekerjaan sains dan teknik yang memungkinkan kemajuan ini dimainkan–dan tidak semuanya berkaitan dengan kuantum: “Apa yang dilakukan oleh tim yang dipekerjakan oleh AWS adalah membuat dan mendesain perangkat yang digunakan untuk eksperimen ini, jadi sebagian besar pekerjaan di sana…. tetapi ada banyak pekerjaan yang telah dilakukan pada fotonik selama beberapa dekade terakhir, dan apa yang kami lakukan untuk membangun sistem ini, adalah mengambil sedikit kuantum–kemampuannya untuk memasukkan cacat silikon ini ke dalam bahan yang dapat menyimpan informasi kuantum–tetapi benar-benar banyak hal yang melilitnya adalah sains dan teknik yang sangat keren tentang cara memandu cahaya dan mengalihkannya di antara berbagai hal yang dikembangkan untuk alasan lain 10 atau 20 tahun yang lalu. Kami memiliki keuntungan karena dapat mengambil kemajuan yang dibuat orang saat itu dan menggunakan kembali mereka untuk membangun sistem komunikasi kuantum ini.
Dia menambahkan, “Untuk memberi Anda gambaran tentang ukuran [tim yang terlibat], ada orang-orang yang berfokus pada pembuatan perangkat ini–fabrikasi nano–masuk ke ruang bersih, dan melakukan etsa dan litografi foto serta desain fotonik. Itu adalah tim yang terdiri dari dua atau tiga orang… Di Harvard, kebetulan ada grup.. yang berfokus pada hal itu secara khusus… Dan kemudian ada orang yang membangun semua otomatisasi dan optik serta elektronik yang melilit ini dan [juga] melakukan hal-hal teori fisika kuantum juga. Jadi menurut saya ini dibagi rata dengan kelompok yang terdiri dari tiga atau empat orang yang mengerjakan setiap hal. Ini adalah proses yang cukup rumit, dan itulah salah satu alasan mengapa menurut saya masuk akal untuk keluar dari lab dan dilakukan sebagai bagian dari R&D perusahaan. Selain itu, tentu saja, potensi untuk mengembangkan hal-hal yang sangat berguna bagi pelanggan kami adalah, ini benar-benar berada di titik puncak dari apa yang dapat Anda lakukan sebagai kelompok akademis.”
Tonton Berita IQT dengan cermat untuk pembaruan lebih lanjut tentang cerita ini.
Gambar: Gambar mikroskop elektron pemindaian (milik AWS Center for Quantum Networking) dari rangkaian memori kuantum nanofotonik pada chip berlian. Perangkat fotonik memiliki lebar sepersejuta inci.
Dan O'Shea telah meliput telekomunikasi dan topik terkait termasuk semikonduktor, sensor, sistem ritel, pembayaran digital, dan komputasi/teknologi kuantum selama lebih dari 25 tahun.
