By サンドラ・ヘルセル 13 年 2022 月 XNUMX 日に投稿
量子ニュースブリーフ 今日は、「IBM の量子研究所への訪問からの洞察」で始まり、ハッキングを無駄にするデバイス非依存 QKD (DIQKD) の研究が続きます。 XNUMX つ目は、量子技術などのための超薄型「メタサーフェス」デバイスを開発している研究者に関するレポートです。
IBM の量子研究所への訪問からの洞察
Forbes の寄稿者である Kevin Krewell は最近、ニューヨーク州ヨークタウン ハイツにある IBM の Quantum Research Labs を訪れ、量子コンピューティングの進歩に取り組んでいる IBM フェローであり量子コンピューティング担当副社長である IBM Research と彼のチームである Jay Gambetta と話をしました。 Quantum News Briefs は、以下の要点を要約しています。 インタビューと分析の全文はこちらをご覧ください。
Krewall はこの説明で始まります。IBM の研究者の目標は、量子コンピューティングを可能な限りユビキタスにして、固有の問題を解決することです。 量子システムをよりアクセスしやすくするには、使用量に基づいて課金されるクラウド リソースになるという点で、「クラウド ネイティブ」または「サーバーレス」にする必要があります。 細分化されたデータセンターのこの時代では、量子は、今日の GPU と同じように、従来のコンピューターで利用できる特殊な計算要素の XNUMX つになる可能性があります。」
次に、Krewall は、1 万量子ビットという IBM の目標を再検討します。 複数の量子ダイをタイルとして相互接続します。 連携して動作する量子コンピューターのクラスターを構築します。
目標は、フォールト トレラントな量子コンピューティング用に数百万の未加工のキュービットを備えたシステムを構築することですが、未加工のキュービットのパフォーマンスを向上させて、量子エラーの軽減を使用してより多くの作業をより迅速に行うために、その間にできることはたくさんあります。 今日の比較的ノイズが多く寿命が短いキュービットを使用してより良い量子結果を得るには、いくつかの回避策が必要です。 IBM Research は、有用であることが証明されているいくつかのエラー軽減手法を考案しました。
実用的な量子コンピューティングの最終的な目標は、合理的な時間枠で重要な問題を解決するために、古典的なコンピューティングよりも優れた利点を提供することです。
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研究者は、量子技術のための超薄型「メタサーフェス」デバイスを開発します
科学者たち スイカ 国立研究所と マックスプランク光科学研究所 もつれと呼ばれる奇妙な量子効果で光子をリンクするために、部屋一杯の機器を置き換えることができるデバイスについて報告しています。 このデバイス — メタサーフェスと呼ばれる一種のナノ加工材料 — は、コンパクトな技術では不可能だった複雑な方法で光子をもつれさせる道を開きます。
XNUMX 枚の紙の XNUMX 分の XNUMX という画期的なデバイスの研究の一部は、 統合ナノテクノロジーセンター、サンディア国立研究所とロスアラモス国立研究所が運営するエネルギー省科学局のユーザー施設。 サンディアのチームは、基礎エネルギー科学プログラムの科学局から資金提供を受けました。
新しいメタサーフェスは、この異常な量子現象への入り口として機能します。 ある意味、ルイス・キャロルの「鏡の国のアリス」の鏡のようなもので、若い主人公のアリスがこの鏡を通して不思議な新しい世界を体験します。
科学者は、新しいデバイスの中を歩く代わりに、レーザーを照射します。 光ビームは、ガリウム砒素と呼ばれる一般的な半導体材料で作られたナノスケール構造で覆われたガラスの極薄サンプルを通過します。 サンディアのチームを率いた非線形光学と呼ばれる分野の専門家であるサンディアの上級科学者イガル・ブレナーは、次のように述べています。 ときどき、異なる波長の絡み合った光子のペアが、入射するレーザービームと同じ方向にサンプルから出てくると彼は言いました。
Science の論文では、チームがどのようにメタサーフェスを調整して、さまざまな波長のエンタングルされた光子を生成することに成功したかについて概説しています。
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デバイスに依存しない QKD (DIQKD) は、ハッキングを無駄にします
デバイスに依存しない QKD (略して DIQKD) は 1990 年代から理論的に知られていましたが、国際的な研究チームによって実験的に実装されたばかりです。 ミュンヘンのルートヴィヒマクシミリアン大学 物理学者のハラルド・ヴァインフルターとチャールズ・リム シンガポール国立大学（NUS）. 暗号化プロトコルは、デバイスの影響を受けません。 Quantum News Briefs は、SciTechDaily からの最近のレポートをまとめて共有しています。
従来の QKD 方式では、使用される量子デバイスが十分に特性化されている場合にのみ、セキュリティが保証されます。 「したがって、そのようなプロトコルのユーザーは、QKD プロバイダーが提供する仕様に依存し、キーの配布中にデバイスが別の動作モードに切り替わらないことを信頼する必要があります」 Wei Zhang と Kai Redeker と一緒に論文を発表しました。 古い QKD デバイスが外部から簡単にハッキングされる可能性があることは、少なくとも XNUMX 年前から知られていました。
DIQKD では、テストは「具体的には、デバイスに操作がないことを確認するために使用されます。つまり、たとえば、非表示の測定結果が事前にデバイスに保存されていないことを確認するためです」と Weinfurter 氏は説明します。
「私たちの方法では、特性が不明で信頼できない可能性のあるデバイスで秘密鍵を生成できるようになりました」と Weinfurter 氏は説明します。
次の目標の XNUMX つは、システムを拡張していくつかの絡み合った原子ペアを組み込むことです。 「これにより、より多くのエンタングルメント状態を生成できるようになり、データ レートが向上し、最終的には鍵のセキュリティが向上します」と van Leent 氏は言います。
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インドから見た量子技術開発の地政学的ラッシュ
アメリカ、中国、ロシア、イギリスがグローバル プレーヤー 量子ドメインで有利なスタートを切った人。 量子コンピューターを開発しようとする各国の意図は、 利得 サイバーセキュリティ、諜報活動、経済産業における戦略的リーダー。 Ved Shinde は、インドのデリー大学セント スティーブンス カレッジの政治学と経済学の学生であり、The Geopolitics でのグローバルな量子開発の概要の著者です。
上記の国は、 献身的な 量子の研究開発に向けた指数関数的な金銭的資源。 現在、米国には世界最大の量子コンピューターである IBM の Eagle があります。 IBMも シーク 1.000 キュービット以上を潜在的に処理できるメガコンピューター チップで量子空間を支配する。 Google、Microsoft、IBM などの技術大国はすべて米国企業であり、米国が量子コンピューティングで強力なリードを維持できるようにしています。
中国、米国、および英国は、コンピューティングの才能と専門知識を引き付けるための競争力のある国家計画を持っています。 たとえば、 中国語 世界の注目を集めた「千人計画」。 北京は、科学者や研究者を誘い込むために金をつぎ込んでいる。 中国も 投資 で計算上の利点を得るための XNUMX つの異なるアーキテクチャ経路で 量子至上. これらの経路は、IBM の Eagle でも使用されている、光ベースのガウス ボソン サンプリングと電子ベースのランダム量子回路サンプリングです。
米中両国は、互いの技術交流を制限するために、国内企業に対してしっぺ返しの制限をさらに課している。 これは、量子技術のサプライ チェーンを形成する地政学的ダイナミクスに関して、さまざまな方面から疑問を投げかけています。 集中的で資本集約的な性質のため、これらのサプライチェーンは 脅威 地政学的なライバル関係。 これは、知的財産制度と量子技術の世界標準が開発されるにつれて激化するでしょう。
フランス、ドイツ、オーストラリア、カナダ、スイス、オーストリア、イスラエル、オランダ、インド、韓国、シンガポール、日本は少数です 他の も作った国 明確に定義された国家イニシアチブ 量子技術で。
インドのような国にとって、量子技術には複数の可能性があります。 エキスパート 量子暗号は通信を保護し、量子シミュレーションは環境に優しい技術のための材料を探索するのに役立ち、量子センシングは気候変動の影響をマッピングするのに役立つことを指摘しています。 インドはすでに、総予算で量子技術とアプリケーションに関する国家ミッション (NMQTA) を立ち上げています。 支出 XNUMX 億ルピーの資金を提供し、これらの技術を開発する意向を示してきました。
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サンドラ・K・ヘルセル博士1990 年以来、最先端技術の研究と報告を行ってきました。彼女は博士号を取得しています。 アリゾナ大学出身。
