By Sandra Helzel opublikowano 09 września 2022
Quantum News Briefs 9 września zacznij od wyjaśnienia, w jaki sposób zgniecione plastikowe butelki mogą tworzyć nanodiamenty dla czujników kwantowych, a następnie nowa niezależna od urządzenia metoda kryptografii kwantowej może zapewnić bezpieczniejsze szyfrowanie. Commonwealth of Massachusetts przyznaje grant w wysokości 3.5 mln USD na badania i rozwój dla nowego obiektu kwantowego Northeastern University na trzecim miejscu i WIĘCEJ
Zgniecione plastikowe butelki mogą tworzyć nanodiamenty do czujników kwantowych
Zespół badawczy wykorzystał błyski laserowe do symulacji wnętrza lodowych planet, pobudzając nowy proces produkcji maleńkich diamentów, które są niezbędne dla czujników kwantowych. Inżynieria i technologia (E&T) i podsumowane tutaj.
Międzynarodowy zespół kierowany przez Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), Uniwersytet w Rostoku i francuską École Polytechnique przeprowadził nowatorski eksperyment, aby ustalić, co dzieje się wewnątrz planet lodowych, takich jak Neptun i Uran.
Naukowcy wystrzelili laser na cienką warstwę prostego plastiku PET i zbadali, co się stało, używając intensywnych błysków lasera. Jednym z rezultatów było to, że naukowcom udało się potwierdzić, że naprawdę powoduje to „deszcz diamentów” wewnątrz lodowych olbrzymów na obrzeżach naszego Układu Słonecznego.
Ta metoda może stworzyć nowy sposób wytwarzania nanodiamentów, które są potrzebne na przykład do bardzo czułych czujników kwantowych. Grupa przedstawiła swoje ustalenia w czasopiśmie Postępy nauki.
Warunki panujące we wnętrzu lodowych olbrzymów, takich jak Neptun czy Uran, są ekstremalne: temperatury sięgają kilku tysięcy stopni Celsjusza, a ciśnienie jest miliony razy większe niż w ziemskiej atmosferze. Niemniej jednak stany takie jak ten można na krótko zasymulować w laboratorium: potężne błyski lasera uderzają w próbkę materiału przypominającego film, podgrzewają ją do 6,000°C w mgnieniu oka i generują falę uderzeniową, która ściska materiał przez kilka nanosekund do ciśnienia milion razy wyższego od atmosferycznego.
lodowe olbrzymy zawierają nie tylko węgiel i wodór, ale także ogromne ilości tlenu. Poszukując odpowiedniego materiału filmowego, grupa natrafiła na substancję codziennego użytku: PET, żywicę, z której powstają zwykłe plastikowe butelki. „PET ma dobrą równowagę między węglem, wodorem i tlenem, aby symulować aktywność na lodowych planetach” – powiedział Kraus.
Eksperyment otwiera również perspektywy zastosowania technicznego: dostosowanej do potrzeb produkcji diamentów o wielkości nanometrów, które są już zawarte w materiałach ściernych i środkach polerujących. Przewiduje się, że w przyszłości będą one wykorzystywane jako bardzo czułe czujniki kwantowe.
*****
Nowa niezależna od urządzenia metoda kryptografii kwantowej może zapewnić bezpieczniejsze szyfrowanie
Naukowcy z National University of Singapore (NUS) opracowali nowy protokół niezależnego od urządzenia QKD lub DIQKD. Quantum News Briefs podsumowuje AktualnościOferta zasięg poniżej.
W przypadku niezależnego od urządzenia QKD lub DIQKD protokół kryptograficzny nie jest zależny od używanego urządzenia. Do wymiany kwant klucze mechaniczne, albo sygnały świetlne są wysyłane do odbiornika przez nadajnik, albo stosowane są splątane układy kwantowe. Do generowania klucza używane są dwa ustawienia pomiaru zamiast jednego. „Wprowadzając dodatkowe ustawienie generowania klucza, przechwytywanie informacji staje się trudniejsze, dlatego protokół może tolerować więcej szumów i generować tajne klucze nawet dla stanów splątanych o niższej jakości” powiedziany Charlesa Lima z NUS. Lim jest także jednym z autorów badania.
W konwencjonalnych metodach QKD bezpieczeństwo można zagwarantować, gdy zastosowane urządzenia kwantowe zostały dobrze scharakteryzowane. „I tak użytkownicy takich protokołów muszą polegać na specyfikacjach dostarczonych przez dostawców QKD i ufać, że urządzenie nie przełączy się w inny tryb pracy podczas dystrybucji klucza” – wyjaśnił Tim van Leent, jeden z głównych autorów.
Badacze mają nadzieję, że ich metoda pomoże teraz generować tajne klucze za pomocą nieznanych i niewiarygodnych urządzeń. Obecnie zamierzają rozszerzyć system i włączyć kilka splątanych par atomów.
*****
Commonwealth of Massachusetts przyznaje grant w wysokości 3.5 mln USD na badania i rozwój dla nowego obiektu kwantowego Northeastern University
Administracja Baker-Polito w Massachusetts ogłosiła nowy grant w wysokości 3.5 miliona dolarów dla Experiential Quantum Advancement Laboratories (EQUAL), projekt o wartości prawie 10 milionów dolarów mający na celu rozwój powstających sektorów wykrywania kwantowego i powiązanych technologii w stanie. Quantum News Briefs udostępnia najważniejsze punkty ogłoszenia poniżej.
Kierowany przez Northeastern projekt nawiąże nowe partnerstwa i wykorzysta kilka trwających partnerstw z instytucjami akademickimi i partnerami przemysłowymi. Celem jest rozwój technologii kwantowych nowej generacji, zintensyfikowanie szkoleń w zakresie informatyki kwantowej i inżynierii dla studentów i pracowników oraz ustanowienie ściślejszego partnerstwa między przemysłem a rządem w zakresie wykrywania kwantowego i powiązanych technologii.
Nowa nagroda, przyznana w ramach programu Commonwealth's Collaborative Research and Development Matching Grant, zarządzanego przez Innovation Institute w Massachusetts Technology Collaborative (MassTech), przyczyni się do rozwoju informatyki kwantowej, priorytetowego obszaru zainteresowania funduszu badawczo-rozwojowego. Docelowa inwestycja ma duży potencjał krótkoterminowych skutków ekonomicznych, w tym tworzenia nowych miejsc pracy i wzrostu przychodów u partnerów branżowych, z których kilku uczestniczyło w środowym ogłoszeniu.
Dotacja wesprze rozwój nowych ultraczułych czujników kwantowych do pomiaru temperatury pokojowej, urządzeń, które zapewnią istotną i unikalną zdolność w stanie. Koncentrując się na czujnikach, które są mniej wymagające technicznie niż opracowywanie całych komputerów kwantowych, Northeastern podejmuje badania, które zapewniają realne ścieżki komercjalizacji w ciągu najbliższych dwóch do pięciu lat.
Projekt będzie kładł duży nacisk na szkolenie siły roboczej, odpowiadając na rosnące zapotrzebowanie na pracowników znających się na informatyce kwantowej. Zobacz pełny komunikat prasowy tutaj.
*****
Nowe stabilne baterie kwantowe mogą niezawodnie magazynować energię w polach elektromagnetycznych
Technologie kwantowe potrzebują energii do działania. Ta prosta uwaga doprowadziła badaczy w ciągu ostatnich dziesięciu lat do opracowania koncepcji baterii kwantowych, które są systemami mechaniki kwantowej używanymi jako urządzenia do magazynowania energii. W niedalekiej przeszłości naukowcy z Centrum Fizyki Teoretycznej Układów Złożonych (PCS) w ramach Instytut Podstawowej Nauki (IBS), Korea Południowa była w stanie nałożyć ścisłe ograniczenia na możliwą wydajność ładowania baterii kwantowej. Konkretnie, Pokazali że zbiór baterii kwantowych może doprowadzić do ogromnej poprawy szybkości ładowania w porównaniu z klasycznym protokołem ładowania. Dzieje się tak dzięki efektom kwantowym, które umożliwiają jednoczesne ładowanie ogniw w bateriach kwantowych.
Pomimo tych teoretycznych osiągnięć, eksperymentalne realizacje baterii kwantowych są wciąż rzadkie. Jedyny niedawny godny uwagi kontrprzykład wykorzystał zbiór dwupoziomowych układów (bardzo podobnych do przedstawionych właśnie kubitów) do magazynowania energii, której źródłem jest pole elektromagnetyczne (laser).
Biorąc pod uwagę obecną sytuację, niezwykle ważne jest znalezienie nowych i bardziej dostępnych platform kwantowych, które można wykorzystać jako baterie kwantowe. Mając to na uwadze, naukowcy z tego samego zespołu IBS PCS, pracujący we współpracy z Giuliano Benenti (University of Insubria, Włochy), niedawno postanowili ponownie przyjrzeć się systemowi mechaniki kwantowej, który był intensywnie badany w przeszłości: mikromaserowi. Micromaser to system, w którym wykorzystuje się wiązkę atomów pompować fotony do wnęki. Mówiąc prościej, mikromaser można traktować jako konfigurację zwierciadlaną dla wspomnianego powyżej eksperymentalnego modelu baterii kwantowej: energia jest magazynowana w polu elektromagnetycznym, które jest ładowane przez strumień kubitów sekwencyjnie z nim oddziałujących.
Naukowcy z IBS PCS i ich współpracownik wykazali, że mikromasery mają cechy, które pozwalają im służyć jako doskonałe modele baterii kwantowych. Jednym z głównych problemów przy próbie wykorzystania pola elektromagnetycznego do magazynowania energii jest to, że w zasadzie pole elektromagnetyczne może wchłonąć ogromną ilość energii, potencjalnie znacznie większą niż to, co jest konieczne.
*****
dr Sandra K. Helsel zajmuje się badaniami i raportami na temat technologii granicznych od 1990 roku. z Uniwersytetu Arizony.
