By 산드라 헬셀 게시일 13년 2022월 XNUMX일
퀀텀 뉴스 브리프 오늘은 "IBM의 Quantum Research Labs 방문에서 얻은 통찰력"으로 시작하며 해킹을 무용지물로 만드는 장치 독립적 QKD(DIQKD) 연구가 이어집니다. 세 번째는 양자 기술 등을 위한 초박형 'Metasurface' 장치를 개발하는 연구원에 대한 보고서입니다.
IBM의 Quantum Research Labs 방문에서 얻은 인사이트
Forbes 기고가인 Kevin Krewell은 최근 뉴욕 Yorktown Heights에 있는 IBM의 Quantum Research Labs를 방문하여 IBM Fellow이자 Quantum Computing VP인 Jay Gambetta, IBM Research 및 양자 컴퓨팅을 발전시키기 위해 노력하는 그의 팀과 이야기를 나눴습니다. Quantum News Briefs는 아래의 핵심 사항을 요약합니다. 여기에서 전체 인터뷰 및 분석을 읽어보세요.
Krewall은 다음과 같은 설명으로 시작합니다.IBM 연구원의 목표는 고유한 문제를 해결하기 위해 양자 컴퓨팅을 가능한 유비쿼터스로 만드는 것입니다. 양자 시스템의 접근성을 높이려면 사용량에 따라 요금이 부과되는 클라우드 리소스가 된다는 점에서 "클라우드 네이티브" 또는 "서버리스"가 되어야 합니다. 분산된 데이터 센터 시대에 양자는 오늘날의 GPU와 마찬가지로 클래식 컴퓨터에서 사용할 수 있는 특수 컴퓨팅 요소 중 하나가 될 수 있습니다.”
그런 다음 Krewall은 IBM의 1만 큐비트 목표를 검토합니다. IBM Research는 기존 컴퓨터에서 취한 것과 유사한 경로를 따르고 있습니다. 여러 양자 다이를 타일로 상호 연결합니다. 함께 작동하는 양자 컴퓨터 클러스터를 구축합니다.
목표는 내결함성 양자 컴퓨팅을 위한 수백만 개의 원시 큐비트로 시스템을 구축하는 것이지만 양자 오류 완화를 사용하여 더 많은 작업을 더 빨리 수행하기 위해 원시 큐비트의 성능을 개선하기 위해 중간에 수행할 수 있는 많은 작업이 있습니다. 오늘날의 상대적으로 시끄럽고 수명이 짧은 큐비트를 사용하여 더 나은 양자 결과를 얻으려면 몇 가지 해결 방법이 필요합니다. IBM Research는 유용한 것으로 입증된 몇 가지 오류 완화 기술을 제시했습니다.
실용적인 양자 컴퓨팅의 궁극적인 목표는 합리적인 시간 내에 중요한 문제를 해결하기 위해 기존 컴퓨팅보다 이점을 제공하는 것입니다.
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연구원들은 양자 기술을 위한 초박형 'Metasurface' 장치를 개발합니다.
과학자 디아 국립 연구소 및 막스 플랑크 빛 과학 연구소 얽힘이라고 하는 기괴한 양자 효과에서 광자를 연결하기 위해 장비를 대체할 수 있는 장치에 대해 보고했습니다. 메타표면(metasurface)이라고 하는 일종의 나노 공학 재료인 이 장치는 소형 기술로는 불가능했던 복잡한 방식으로 광자를 얽히게 하는 길을 열어줍니다.
종이보다 XNUMX배 더 얇은 획기적인 장치에 대한 연구가 부분적으로 수행되었습니다. 나노융합기술센터, Sandia 및 Los Alamos 국립 연구소에서 운영하는 에너지부 과학 사용자 시설. Sandia의 팀은 Office of Science, Basic Energy Sciences 프로그램으로부터 자금을 받았습니다.
새로운 메타표면은 이 특이한 양자 현상의 출입구 역할을 합니다. 어찌 보면 루이스 캐롤의 "거울 거울"에 나오는 거울을 통해 어린 주인공 앨리스가 기이하고 새로운 세계를 경험하는 것과 같다.
과학자들은 새로운 장치를 통과하는 대신 장치를 통해 레이저를 비춥니다. 빛의 빔은 갈륨 비소라고 하는 일반적인 반도체 재료로 만들어진 나노 크기 구조로 덮인 초박형 유리 샘플을 통과합니다. Sandia 팀을 이끈 비선형 광학 분야의 전문가인 Sandia 수석 과학자 Igal Brener는 "그것은 모든 광학 분야를 뒤섞습니다."라고 말했습니다. 때때로 다른 파장에서 한 쌍의 얽힌 광자가 들어오는 레이저 빔과 같은 방향으로 샘플에서 나온다고 그는 말했습니다.
사이언스 논문은 팀이 여러 쌍의 복잡하게 얽힌 광자를 동시에 생성하는 데 중요한 전조인 다양한 파장의 얽힌 광자를 생성하기 위해 메타표면을 성공적으로 조정한 방법을 설명합니다.
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DIQKD(Device Independent QKD)는 해킹을 무의미하게 만들 것입니다.
Device-independent QKD(약칭 DIQKD)는 1990년대부터 이론적으로 알려져 있었지만, Ludwig Maximilian University of Munich 물리학자 Harald Weinfurter와 Charles Lim 싱가포르 국립 대학교 (NUS). 암호화 프로토콜은 장치의 영향을 받지 않습니다. Quantum News Briefs는 SciTechDaily의 최근 보고서를 요약하고 공유합니다.
기존의 QKD 방법에서는 사용된 양자 장치가 충분히 특성화된 경우에만 보안이 보장됩니다. "따라서 이러한 프로토콜의 사용자는 QKD 공급자가 제공한 사양에 의존해야 하며 키 배포 중에 장치가 다른 작동 모드로 전환되지 않을 것이라고 신뢰해야 합니다." Wei Zhang 및 Kai Redeker와 함께 종이. 구형 QKD 장치는 외부에서 쉽게 해킹될 수 있다는 사실이 최소 XNUMX년 동안 알려져 왔다고 van Leent는 계속 말했습니다.
DIQKD에서 테스트는 "특히 장치에서 조작이 없는지 확인하기 위해 사용됩니다. 즉, 예를 들어 숨겨진 측정 결과가 미리 장치에 저장되지 않았는지 확인하는 것"이라고 Weinfurter는 설명합니다.
Weinfurter는 "우리 방법을 사용하면 특성화되지 않고 잠재적으로 신뢰할 수 없는 장치로 비밀 키를 생성할 수 있습니다."라고 설명합니다.
다음 목표 중 하나는 시스템을 확장하여 여러 개의 얽힌 원자 쌍을 통합하는 것입니다. "이렇게 하면 더 많은 얽힘 상태가 생성되어 데이터 속도와 궁극적으로 키 보안이 향상됩니다."라고 van Leent는 말합니다.
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인도에서 볼 수 있는 양자 기술 개발을 위한 지정학적 러시
미국, 중국, 러시아, 영국이 글로벌 플레이어 양자 영역에서 앞서가는 사람입니다. 양자 컴퓨터를 개발하려는 국가의 의도는 거부할 수 없게 되었습니다. 이득 사이버 보안, 인텔리전스 운영 및 경제 산업의 전략적 리더입니다. Ved Shinde는 인도 델리 대학교의 St Stephens College에서 정치학 및 경제학을 전공하고 있으며 The Geopolitics의 글로벌 양자 개발 개요의 저자입니다.
위에서 언급한 국가들은 저주 받은 양자 연구 및 개발을 위한 기하급수적인 금전적 자원. 현재 미국에는 세계 최대의 양자 컴퓨터인 IBM의 Eagle이 있습니다. IBM도 추구 잠재적으로 1.000 큐비트 이상을 처리할 수 있는 메가 컴퓨터 칩으로 양자 공간을 지배합니다. Google, Microsoft 및 IBM과 같은 기술 강국은 모두 미국이 양자 컴퓨팅에서 강력한 선두를 유지할 수 있도록 하는 미국 기업입니다.
중국, 미국, 영국은 컴퓨팅 인재와 전문 지식을 유치하기 위한 경쟁력 있는 국가 계획을 가지고 있습니다. 예를 들어, 중국어 글로벌 안구를 꿰뚫은 그들의 "천 달란트 계획"이 있습니다. 베이징은 과학자와 연구원을 유혹하기 위해 돈을 낭비하고 있습니다. 중국은 또한 투자 컴퓨팅 이점을 얻기 위한 두 가지 다른 아키텍처 경로에서 양자 우위. 이러한 경로는 IBM의 Eagle에서도 사용되는 광 기반 가우시안 보손 샘플링 및 전자 기반 무작위 양자 회로 샘플링입니다.
미국과 중국은 상호간 기술 교류를 제한하기 위해 국내 기업에 보복 규제를 추가로 부과했습니다. 이로 인해 양자 기술 공급망을 형성하는 지정학적 역학에 대한 여러 분기의 질문이 제기되었습니다. 집중되고 자본 집약적인 특성으로 인해 이러한 공급망은 위협 지정학적 경쟁의 이것은 양자 기술에 대한 지적 재산권 제도와 글로벌 표준이 개발됨에 따라 강화될 것입니다.
프랑스, 독일, 호주, 캐나다, 스위스, 오스트리아, 이스라엘, 네덜란드, 인도, 한국, 싱가포르, 일본 other 또한 만든 국가 잘 정의된 국가 이니셔티브 양자 기술에서.
인도와 같은 국가의 경우 양자 기술은 다양한 가능성을 가지고 있습니다. 전문가 구성 양자 암호화는 통신을 보호할 수 있고 양자 시뮬레이션은 녹색 기술을 위한 재료를 탐색하는 데 도움이 될 수 있으며 양자 감지는 기후 변화의 영향을 매핑하는 데 도움이 될 수 있습니다. 인도는 이미 총 예산으로 NMQTA(National Mission on Quantum Technologies and Applications)를 시작했습니다. 지출 XNUMX억 루피에 달하며 이러한 기술 개발에 대한 의도를 입증했습니다.
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Sandra K. Helsel, Ph.D. 1990년부터 프론티어 기술을 연구하고 보고했습니다. 그녀는 박사 학위를 받았습니다. 애리조나 대학교 출신.
