תקציר חדשות קוונטים 9 בספטמבר: בקבוקי פלסטיק מרוסקים עלולים ליצור ננו-יהלומים עבור חיישנים קוונטיים; שיטת הצפנה קוונטית חדשה, עצמאית, יכולה לספק הצפנה מאובטחת יותר; חבר העמים של מסצ'וסטס מעניק מענק מו"פ בסך 3.5 מיליון דולר עבור מתקן קוונטי חדש של אוניברסיטת Northeastern ועוד

תקציר חדשות קוונטים 9 בספטמבר התחל עם הסבר כיצד בקבוקי פלסטיק כתושים יכולים ליצור ננו-יהלומים עבור חיישני קוונטים ולאחר מכן שיטת הצפנה קוונטית חדשה עצמאית למכשיר יכולה לספק הצפנה בטוחה יותר. חבר העמים של מסצ'וסטס מעניק מענק מו"פ בסך 3.5 מיליון דולר למתקן הקוונטי החדש של אוניברסיטת Northeastern הוא שלישי ועוד

בקבוקי פלסטיק מרוסקים יכולים ליצור ננו-יהלומים עבור חיישנים קוונטיים

צוות מחקר השתמש בהבזקי לייזר כדי לדמות את פנים כוכבי לכת קרח, מה שעורר תהליך חדש לייצור סוג של יהלומים זעירים החיוניים לחיישנים קוונטיים. המחקר והשלכותיו דווחו ב- הנדסה וטכנולוגיה (E&T) ומסכם כאן.
הצוות הבינלאומי, בראשות Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), אוניברסיטת רוסטוק והאקול פוליטכניק בצרפת, ערכו ניסוי חדשני כדי לקבוע מה קורה בתוך כוכבי לכת קרח כמו נפטון ואוראנוס.
החוקרים ירו בלייזר על סרט דק של פלסטיק PET פשוט וחקרו מה קרה באמצעות הבזקי לייזר אינטנסיביים. אחת התוצאות הייתה שהחוקרים הצליחו לאשר שהוא באמת "מטיר יהלומים" בתוך ענקי הקרח בפריפריה של מערכת השמש שלנו.
שיטה זו יכולה לבסס דרך חדשה לייצור ננו-יהלומים, הנחוצים, למשל, עבור חיישני קוונטים רגישים במיוחד. הקבוצה הציגה את ממצאיה בכתב העת התקדמות מדע.
התנאים בפנים של כוכבי לכת ענקיים קפואים כמו נפטון ואוראנוס הם קיצוניים: הטמפרטורות מגיעות לכמה אלפי מעלות צלזיוס והלחץ גדול פי מיליוני מאשר באטמוספירה של כדור הארץ. אף על פי כן, ניתן לדמות מצבים כאלה בקצרה במעבדה: הבזקי לייזר חזקים פוגעים בדגימת חומר דמוי סרט, מחממים אותה ל-6,000 מעלות צלזיוס להרף עין ומייצרים גל הלם שדוחס את החומר לכמה ננו-שניות עד פי מיליון מהלחץ האטמוספרי.
ענקי קרח מכילים לא רק פחמן ומימן אלא גם כמויות אדירות של חמצן. כשחיפשו חומר סרט מתאים, הקבוצה חבטה על חומר יומיומי: PET, השרף שממנו עשויים בקבוקי פלסטיק רגילים. "ל-PET יש איזון טוב בין פחמן, מימן וחמצן כדי לדמות את הפעילות בכוכבי לכת קרח", אמר קראוס.
הניסוי גם פותח פרספקטיבות ליישום טכני: ייצור מותאם של יהלומים בגודל ננומטר, שכבר נכללים בחומרי שוחקים וליטוש. בעתיד, צופים כי הם ישמשו כחיישנים קוונטיים רגישים ביותר.

*****

שיטת הצפנה קוונטית חדשה עצמאית של מכשירים יכולה לספק הצפנה מאובטחת יותר

חוקרים מהאוניברסיטה הלאומית של סינגפור (NUS) פיתחו פרוטוקול חדש עבור QKD או DIQKD בלתי תלוי במכשיר. Quantum News Briefs מסכם את NewsDeal כיסוי למטה.
במקרה של QKD או DIQKD בלתי תלוי במכשיר, הפרוטוקול ההצפנה אינו תלוי במכשיר שבו נעשה שימוש. להחלפה של קוונטי מפתחות מכניים, או אותות אור נשלחים למקלט על ידי המשדר או שמשתמשים במערכות קוונטיות סבכות. נעשה שימוש בשתי הגדרות מדידה להפקת מפתח ולא רק באחת. "על ידי הצגת ההגדרה הנוספת ליצירת מפתחות, קשה יותר ליירט מידע, ולכן הפרוטוקול יכול לסבול יותר רעש ולייצר מפתחות סודיים אפילו עבור מצבים סבוכים באיכות נמוכה יותר." אמר צ'ארלס לים מ-NUS. לים הוא גם אחד ממחברי המחקר.
בשיטות QKD קונבנציונליות, ניתן להבטיח אבטחה כאשר המכשירים הקוונטיים בהם נעשה שימוש אופיינו היטב. "ולכן, משתמשים בפרוטוקולים כאלה צריכים להסתמך על המפרטים שסופקו על ידי ספקי QKD ולסמוך על כך שהמכשיר לא יעבור למצב פעולה אחר במהלך חלוקת המפתחות", הסביר טים ואן לינט, אחד הכותבים הראשיים.
החוקרים מקווים שהשיטה שלהם תעזור כעת ליצור מפתחות סודיים עם מכשירים לא מאופיינים ולא אמינים. כעת הם שואפים להרחיב את המערכת ולשלב כמה זוגות אטומים סבוכים.

*****

חבר העמים של מסצ'וסטס מעניק מענק מו"פ בסך 3.5 מיליון דולר עבור מתקן קוונטי חדש של אוניברסיטת Northeastern

מינהלת בייקר-פוליטו במסצ'וסטס הכריזה על מענק חדש של 3.5 מיליון דולר למעבדות לקידום קוואנטים חוויתי (EQUAL), פרויקט של כמעט 10 מיליון דולר לקידום מגזרי החישה הקוונטים המתפתחים ומגזרי הטכנולוגיה הקשורים במדינה. Quantum News Briefs חולק את נקודות המפתח של ההכרזה שלהלן.
הפרויקט בהובלת Northeastern יקים שותפויות חדשות וימנף כמה מתמשכים עם מוסדות אקדמיים ושותפים בתעשייה. המטרה היא לפתח טכנולוגיות קוונטיות מהדור הבא, להגביר את ההכשרה במדעי המידע וההנדסה הקוונטים עבור סטודנטים ועובדים, ולבסס שותפויות גדולות יותר בין התעשייה והממשלה סביב חישה קוונטית וטכנולוגיות נלוות.
הפרס החדש, מתוכנית ה-Commonwealth Collaborative Research and Development Matching Grant המנוהלת על ידי מכון החדשנות ב-MassTech Technology Collaborative (MassTech), יקדם את מדעי המידע הקוונטי, אזור מיקוד מועדף עבור קרן המו"פ. להשקעה הממוקדת יש פוטנציאל חזק להשפעות כלכליות בטווח הקרוב, כולל יצירת מקומות עבודה חדשים וגידול בהכנסות אצל שותפים בתעשייה, שכמה מהם השתתפו בהכרזה ביום רביעי.
המענק יתמוך בפיתוח חיישנים קוונטיים אולטרה-רגישים בטמפרטורת החדר, מתקנים שיספקו יכולת חיונית וייחודית במדינה. על ידי התמקדות בחיישנים, שהם פחות תובעניים מבחינה טכנית מפיתוח מחשבים קוונטיים שלמים, נורת'איסטרן מבצעת מחקר המספק מסלולים ברי קיימא למסחור בשנתיים עד חמש השנים הקרובות.
הפרויקט יכלול התמקדות חזקה בהכשרת כוח אדם, מתן מענה לצורך הגובר לעובדים הבקיאים במדעי המידע הקוונטי.  ראה את מהדורת החדשות המלאה כאן.

*****

סוללות קוונטיות יציבות חדשות יכולות לאגור בצורה מהימנה אנרגיה בשדות אלקטרומגנטיים

טכנולוגיות קוונטיות זקוקות לאנרגיה כדי לפעול. השיקול הפשוט הזה הוביל את החוקרים, בעשר השנים האחרונות, לפתח את הרעיון של סוללות קוונטיות, שהן מערכות מכניות קוונטיות המשמשות כמכשירי אחסון אנרגיה. בעבר הקרוב מאוד, חוקרים במרכז לפיזיקה תיאורטית של מערכות מורכבות (PCS) בתוך המכון למדעי יסוד (IBS), דרום קוריאה הצליחה לשים מגבלות הדוקות על ביצועי הטעינה האפשריים של סוללה קוונטית. באופן ספציפי, הם הראו שאוסף של סוללות קוונטיות יכול להוביל לשיפור עצום במהירות הטעינה בהשוואה לפרוטוקול טעינה קלאסי. זאת הודות להשפעות קוונטיות, המאפשרות לטעון את התאים בסוללות קוונטיות בו זמנית.
למרות ההישגים התיאורטיים הללו, ההשגות הניסיוניות של סוללות קוונטיות עדיין נדירות. היחיד דוגמה נגדית בולטת לאחרונה השתמש באוסף של מערכות דו-מפלסיות (דומה מאוד לקיוביטים שהוצגו זה עתה) למטרות אחסון אנרגיה, כאשר האנרגיה מסופקת על ידי שדה אלקטרומגנטי (לייזר).
בהתחשב במצב הנוכחי, ברור שיש חשיבות עליונה למצוא פלטפורמות קוונטיות חדשות ונגישות יותר שיכולות לשמש כסוללות קוונטיות. מתוך מוטיבציה זו בראש, חוקרים מאותו צוות PCS של IBS, שעובדים בשיתוף פעולה עם ג'וליאנו בננטי (אוניברסיטת אינסובריה, איטליה), החליטו לאחרונה לבקר מחדש במערכת מכנית קוונטית שנחקרה רבות בעבר: המיקרומאסר. Micromaser היא מערכת שאליה רגילה קרן של אטומים לשאוב פוטונים לתוך חלל. במילים פשוטות, ניתן להתייחס למיקרומאסר כעל תצורה הספציפית למודל הניסיוני של סוללה קוונטית שהוזכרה לעיל: האנרגיה מאוחסנת בשדה האלקטרומגנטי, הנטען על ידי זרם של קיוביטים המתקשרים איתו ברצף.
חוקרי IBS PCS ומשתף הפעולה שלהם הראו שלמיקרומאסרים יש תכונות המאפשרות להם לשמש כמודלים מצוינים של סוללות קוונטיות. אחד החששות העיקריים כאשר מנסים להשתמש בשדה אלקטרומגנטי לאחסון אנרגיה הוא שבאופן עקרוני, השדה האלקטרומגנטי יכול לספוג כמות עצומה של אנרגיה, פוטנציאלית הרבה יותר ממה שצריך.

*****

סנדרה ק. הלסל, Ph.D. חוקרת ומדווחת על טכנולוגיות חזיתיות מאז 1990. יש לה Ph.D. מאוניברסיטת אריזונה.