By דן אושיה פורסם ב-04 בנובמבר 2022
עדכון 11/4/2022: הנה א קישור לעיתון נדון להלן. הסיפור גם עודכן כך שיכלול הערות נוספות מלבוניאן על רשתות קוונטיות מבוססות הסתבכות, כמו גם פרטים נוספים על האופן שבו חוקרים עבדו על הפרויקט הזה.
Amazon Web Services עומדת מאחורי אחד משירותי המחשוב הקוונטי מבוססי הענן הגדולים ביותר, אך AWS גם תרמה לתחום באמצעות מחקר. התקדמות המחקר העדכנית ביותר שלה, שתפורט במאמר המתוכנן להתפרסם ביום שישי בכתב העת מדע, יכולות להיות השלכות גדולות על האבולוציה של רשתות קוונטיות.
מדענים מ-AWS's המרכז לרשת קוונטית, שהושק מוקדם יותר השנה, ואוניברסיטת הרווארד, פיתחו שיטה לאפשר לזיכרונות קוונטיים לפעול בטמפרטורות גבוהות יותר, מה שעלול להפחית את עלויות הקירור האולטרה-קריר הנדרש בדרך כלל כדי לשמור על זיכרונות קרים מאוד, ולשפר את הביצועים והאמינות של משחזרים קוונטיים הדרושים להארכת מרחקי רשת.
חוקרים, כולל מחברי עבודת מחקר דיוויד לבוניאן, בארט מאצ'ילס, יאנקי הואן ופיטר-ג'אן סטס, הצליחו "להגביר את טמפרטורת הפעולה למשהו שהופך את מערכות ה-Cryo שלך לזולות וקטנות יותר פי 10 ממה שהן צריכות להיות אחרת, וזה באמת מתחיל להזיז אותה [זיכרון קוונטי] לכיוון משהו שיכול להיות במתלה בתוך מרכז נתונים", אמר לבוניאן ל-IQT News.
הוא הדגיש שצריך לעשות הרבה יותר לפני שניתן יהיה למסחר את התקדמות מסוג זה ולפני שרשתות קוונטיות מבוססות הסתבכות המשתמשות בחזרי קוונטים יוכלו להתפשט, מכיוון שהרבה עבודה הקשורה לרשתות קוונטיות, וליתר דיוק לחזרי קוונטים, נשארת במעבדה. הגדרה לעת עתה.
"השלבים הבאים, ולא הייתי שם עליו ציר זמן, יהיו הגדרת רשתות של מכשירי החזרה האלה כדי להראות שאתה יכול להגדיר רשת QKD מרובה הופ עם כמה משתמשים שונים על פני מרחקים שאתה יכול להגדיר. לא להיות מסוגל להשיג עם מה שזמין מהמדף עכשיו", אמר.
לבוניאן הודתה, למרות שלא הייתה ספציפית לגבי ציר הזמן של AWS לשלבים הבאים, שההתקדמות עשויה לעזור להאיץ את העיתוי הכולל לפריסה של רשתות QKD מבוססות הסתבכות. ויישומי רשת קוונטיים מבוססי הסתבכות אחרים, כגון עננים קוונטיים ורשתות חיישנים קוונטיים. בכנס IQT סתיו בשבוע שעבר התקיים דיון רב על הכדאיות של הכנה ומדידה של QKD ביחס לפיתוח בסופו של דבר של רשתות מבוססות הסתבכות, והיה ברור מהדיונים הללו שכמה חברות רודפות אחר ומפתחות את שניהם. מודלים כארכיטקטורות מבוססות הסתבכות ממשיכים להבשיל ולהשתפר.
"הייתי אומר [התקדמות מסוג זה] אכן דוחף את ציר הזמן [לפיתוח רשתות ויישומים חדשים המבוססים על הסתבכות]", אמר לבוניאן. "במובנים מסוימים, אני חושב שכשאנשים מדברים על מפת דרכים, ומה שקרוב לעומת טווח ארוך, יש הרבה יישומים שונים שאתה יכול להשתמש עבורם ברשתות קוונטיות. אז QKD זה משהו שאנשים עושים עכשיו, והיכולת לעשות יותר, זו באמת רק שאלה של סוג של הגדלת הטווח הזה, והבאת יכולות חדשות. אני חושב שכשאנשים חושבים על רשתות קוונטיות, יש עוד כמה יישומים מגניבים שהם חושבים עליהם שגם הם תובעניים מאוד מהרשת והם... חמש או 10 שנים בהמשך הדרך."
לבוניאן, שהיה עוזר מחקר בוגר בהרווארד לפני שהצטרף ל-AWS כמו ב-2021 כמדען מחקר קוונטי, סיפק גם הוא הצצה כיצד העבודה המדעית וההנדסית שאפשרה את ההתקדמות הזו - ולא הכל היה קשור לקוונטי: "מה שהצוות שהועסק על ידי AWS עשה היה לייצר ולתכנן את המכשירים ששימשו לניסוי הזה, כך שחלק די גדול מהעבודה שם... אבל יש חבורה של עבודה שנעשתה על פוטוניקה בעשורים האחרונים, ומה שבנינו את המערכת הזו, היה לקחת קצת קוונטי - היכולת שלו להפיל את פגמי הסיליקון האלה לתוך חומר שיכול לאחסן מידע קוונטי - אבל באמת הרבה מהדברים שעוטפים אותו הם מדע והנדסה מגניבים על איך להנחות אור ולהחליף אותו בין דברים שונים שפותחו מסיבות אחרות לפני 10 או 20 שנה. יש לנו את היתרון בכך שאנחנו יכולים לקחת את ההתקדמות שאנשים עשו אז ולנצל אותם מחדש לבניית מערכות התקשורת הקוונטית האלה".
הוא הוסיף, "כדי לתת לכם קצת תחושה של הגודל [של הצוות המעורב] יש אנשים שמתמקדים בבניית המכשירים האלה - ייצור ננו - נכנסים לחדר נקי, ועושים את התחריט וצילום הליטוגרפיה ועיצוב הפוטוניקה. זה צוות של שניים או שלושה אנשים... בהרווארד, במקרה יש קבוצה... שמתמקדת בזה ספציפית... ואז יש את האנשים שבונים את כל האוטומציה והאופטיקה והאלקטרוניקה שעוטפים את זה [גם] עשה גם את תיאוריית הפיזיקה הקוונטית. אז הייתי אומר שזה בערך חלוקה שווה עם קבוצות של שלושה או ארבעה אנשים שעובדים על כל דבר. זה תהליך די מסובך, וזו אחת הסיבות שבגללן אני חושב שזה הגיוני שהוא יזוז מהמעבדה ויעשה כחלק ממחקר ופיתוח תאגידי. חוץ מזה, כמובן, הפוטנציאל של דברים שימושיים באמת שיתפתחו עבור הלקוחות שלנו הוא, זה באמת על סף מה שאתה יכול לעשות כקבוצה אקדמית".
צפו ב-IQT News מקרוב לעדכונים נוספים לסיפור זה.
תמונה: תמונת מיקרוסקופ אלקטרוני סורק (באדיבות AWS Center for Quantum Networking) של מערך של זיכרונות קוונטיים ננופוטוניים על שבב יהלום. הרוחב של המכשירים הפוטוניים הוא מיליוניות הסנטימטר.
דן אושיה סיקר טלקומוניקציה ונושאים נלווים לרבות מוליכים למחצה, חיישנים, מערכות קמעונאיות, תשלומים דיגיטליים ומחשוב/טכנולוגיה קוונטי במשך למעלה מ-25 שנה.
