By Sandra Helsel pubblicato il 09 settembre 2022
Quantum News Briefs 9 settembre iniziare con la spiegazione di come le bottiglie di plastica frantumate potrebbero creare nanodiamanti per sensori quantistici seguiti da un nuovo metodo di crittografia quantistica indipendente dal dispositivo potrebbe fornire una cncrittografia più sicura. Il Commonwealth del Massachusetts assegna una sovvenzione di ricerca e sviluppo di 3.5 milioni di dollari per la nuova struttura quantistica della Northeastern University è la terza e ALTRO
Bottiglie di plastica frantumate potrebbero creare nanodiamanti per sensori quantistici
Un gruppo di ricerca ha utilizzato lampi laser per simulare l'interno dei pianeti ghiacciati, stimolando un nuovo processo per la produzione del tipo di minuscoli diamanti che sono essenziali per i sensori quantistici. La ricerca e le sue implicazioni sono state riportate in Ingegneria e tecnologia (I&T) e riassunto qui.
Il team internazionale, guidato dall'Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), dall'Università di Rostock e dall'École Polytechnique francese, ha condotto un nuovo esperimento per determinare cosa accade all'interno di pianeti ghiacciati come Nettuno e Urano.
I ricercatori hanno sparato un laser su una sottile pellicola di semplice plastica PET e hanno studiato cosa è successo usando intensi lampi laser. Un risultato è stato che i ricercatori sono stati in grado di confermare che effettivamente "piovono diamanti" all'interno dei giganti di ghiaccio alla periferia del nostro sistema solare.
Questo metodo potrebbe stabilire un nuovo modo di produrre nanodiamanti, necessari, ad esempio, per sensori quantistici altamente sensibili. Il gruppo ha presentato i suoi risultati sulla rivista Anticipi Scienza.
Le condizioni all'interno di pianeti giganti ghiacciati come Nettuno e Urano sono estreme: le temperature raggiungono diverse migliaia di gradi Celsius e la pressione è milioni di volte maggiore che nell'atmosfera terrestre. Tuttavia, stati come questo possono essere simulati brevemente in laboratorio: potenti lampi laser colpiscono un campione di materiale simile a una pellicola, lo riscaldano fino a 6,000°C in un batter d'occhio e generano un'onda d'urto che comprime il materiale per pochi nanosecondi a un milione di volte la pressione atmosferica.
i giganti di ghiaccio non contengono solo carbonio e idrogeno, ma anche grandi quantità di ossigeno. Durante la ricerca del materiale cinematografico adatto, il gruppo si è imbattuto in una sostanza quotidiana: il PET, la resina di cui sono fatte le normali bottiglie di plastica. "Il PET ha un buon equilibrio tra carbonio, idrogeno e ossigeno per simulare l'attività nei pianeti ghiacciati", ha detto Kraus.
L'esperimento apre anche prospettive per un'applicazione tecnica: la produzione su misura di diamanti di dimensioni nanometriche, che sono già inclusi in abrasivi e agenti lucidanti. In futuro, si prevede che saranno utilizzati come sensori quantistici altamente sensibili.
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Un nuovo metodo di crittografia quantistica indipendente dal dispositivo potrebbe fornire una crittografia più sicura
I ricercatori della National University of Singapore (NUS) hanno sviluppato un nuovo protocollo per QKD o DIQKD indipendente dal dispositivo. Quantum News Briefs riassume il NovitàOfferta copertura sottostante.
Nel caso di QKD o DIQKD indipendente dal dispositivo, il protocollo crittografico non dipende dal dispositivo utilizzato. Per lo scambio di quantistico chiavi meccaniche, i segnali luminosi vengono inviati al ricevitore dal trasmettitore o vengono utilizzati sistemi quantistici entangled. vengono utilizzate due impostazioni di misurazione per la generazione delle chiavi anziché una sola. "Introducendo l'impostazione aggiuntiva per la generazione di chiavi, diventa più difficile intercettare le informazioni, e quindi il protocollo può tollerare più rumore e generare chiavi segrete anche per stati entangled di qualità inferiore", disse Charles Lim della NUS. Lim è anche uno degli autori dello studio.
Nei metodi QKD convenzionali, la sicurezza può essere garantita quando i dispositivi quantistici utilizzati sono stati caratterizzati bene. "E così, gli utenti di tali protocolli devono fare affidamento sulle specifiche fornite dai fornitori di QKD e fidarsi che il dispositivo non passerà a un'altra modalità operativa durante la distribuzione delle chiavi", ha spiegato Tim van Leent, uno degli autori principali.
I ricercatori sperano che il loro metodo ora aiuti a generare chiavi segrete con dispositivi non caratterizzati e inaffidabili. Ora mirano ad espandere il sistema e incorporare diverse coppie di atomi entangled.
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Il Commonwealth del Massachusetts assegna una sovvenzione di ricerca e sviluppo di 3.5 milioni di dollari per la nuova struttura quantistica della Northeastern University
L'amministrazione Baker-Polito nel Massachusetts ha annunciato una nuova sovvenzione di 3.5 milioni di dollari per gli Experiential Quantum Advancement Laboratories (EQUAL), un progetto di quasi 10 milioni di dollari per promuovere i settori emergenti del rilevamento quantistico e della tecnologia correlata nello stato. Quantum News Briefs condivide i punti chiave dell'annuncio di seguito.
Il progetto guidato da Northeastern stabilirà nuove partnership e sfrutterà molte di quelle in corso con istituzioni accademiche e partner industriali. L'obiettivo è sviluppare tecnologie quantistiche di prossima generazione, promuovere la formazione in scienza e ingegneria dell'informazione quantistica per studenti e lavoratori e stabilire maggiori partenariati tra industria e governo intorno al rilevamento quantistico e alle tecnologie correlate.
Il nuovo premio, dal programma Collaborative Research and Development Matching Grant del Commonwealth gestito dall'Innovation Institute presso il Massachusetts Technology Collaborative (MassTech), promuoverà le scienze dell'informazione quantistica, un'area di interesse prioritaria per il Fondo R&S. L'investimento mirato ha un forte potenziale per impatti economici a breve termine, tra cui la creazione di nuovi posti di lavoro e la crescita dei ricavi presso i partner del settore, molti dei quali hanno partecipato all'annuncio di mercoledì.
La sovvenzione sosterrà lo sviluppo di nuovi sensori quantistici ultrasensibili a temperatura ambiente, strutture che forniranno una capacità vitale e unica nello stato. Concentrandosi sui sensori, che sono tecnicamente meno impegnativi rispetto allo sviluppo di interi computer quantistici, Northeastern sta intraprendendo una ricerca che fornisce percorsi fattibili per la commercializzazione entro i prossimi due-cinque anni.
Il progetto includerà una forte attenzione alla formazione della forza lavoro, rispondendo al crescente bisogno di lavoratori che siano alfabetizzati nelle scienze dell'informazione quantistica. Consulta il comunicato stampa completo qui.
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Nuove batterie quantistiche stabili possono immagazzinare in modo affidabile l'energia nei campi elettromagnetici
Le tecnologie quantistiche hanno bisogno di energia per funzionare. Questa semplice considerazione ha portato i ricercatori, negli ultimi dieci anni, a sviluppare l'idea delle batterie quantistiche, che sono sistemi quantomeccanici utilizzati come dispositivi di accumulo di energia. In un passato molto recente, i ricercatori del Centro di Fisica Teorica dei Sistemi Complessi (PCS) all'interno del Istituto per la scienza di base (IBS), la Corea del Sud è stata in grado di imporre rigidi vincoli alle possibili prestazioni di ricarica di una batteria quantistica. Nello specifico, essi mostrarono che una raccolta di batterie quantistiche può portare a un enorme miglioramento della velocità di ricarica rispetto a un protocollo di ricarica classico. Questo grazie agli effetti quantistici, che consentono di caricare simultaneamente le celle delle batterie quantistiche.
Nonostante questi risultati teorici, le realizzazioni sperimentali di batterie quantistiche sono ancora scarse. L'unica recente notevole controesempio ha utilizzato una raccolta di sistemi a due livelli (molto simili ai qubit appena introdotti) per l'accumulo di energia, con l'energia fornita da un campo elettromagnetico (un laser).
Data la situazione attuale, è chiaramente della massima importanza trovare piattaforme quantistiche nuove e più accessibili che possano essere utilizzate come batterie quantistiche. Con questa motivazione in mente, i ricercatori dello stesso team IBS PCS, lavorando in collaborazione con Giuliano Benenti (Università dell'Insubria, Italia), hanno recentemente deciso di rivisitare un sistema quantomeccanico che è stato molto studiato in passato: il micromaser. Micromaser è un sistema in cui viene utilizzato un raggio di atomi pompare fotoni in una cavità. In parole povere, un micromaser può essere pensato come una configurazione speculare al modello sperimentale di batteria quantistica di cui sopra: l'energia è immagazzinata nel campo elettromagnetico, che viene caricato da un flusso di qubit che interagiscono sequenzialmente con esso.
I ricercatori di IBS PCS e il loro collaboratore hanno dimostrato che i micromaser hanno caratteristiche che consentono loro di fungere da modelli eccellenti di batterie quantistiche. Una delle principali preoccupazioni quando si tenta di utilizzare un campo elettromagnetico per immagazzinare energia è che in linea di principio il campo elettromagnetico potrebbe assorbire un'enorme quantità di energia, potenzialmente molto più di quanto necessario.
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Sandra K. Helsel, Ph.D. si occupa di ricerca e reportage sulle tecnologie di frontiera dal 1990. Ha conseguito il dottorato di ricerca. dell'Università dell'Arizona.
