By Sandra Helsel publicado em 09 de setembro de 2022
Resumos de notícias quânticas 9 de setembro comece com uma explicação de como garrafas plásticas esmagadas poderiam criar nanodiamantes para sensores quânticos, seguido por um novo método de criptografia quântica independente de dispositivo que poderia fornecer criptografia mais segura. Commonwealth of Massachusetts concede subsídio de pesquisa e desenvolvimento de US$ 3.5 milhões para a nova instalação quântica da Northeastern University é a terceira e MAIS
Garrafas plásticas trituradas podem criar nanodiamantes para sensores quânticos
Uma equipe de pesquisa usou flashes de laser para simular o interior de planetas gelados, estimulando um novo processo para produzir o tipo de diamantes minúsculos que são essenciais para sensores quânticos. Engenharia e Tecnologia (E&T) e resumido aqui.
A equipa internacional, liderada pelo Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), pela Universidade de Rostock e pela École Polytechnique francesa, conduziu uma nova experiência para determinar o que se passa dentro de planetas gelados como Neptuno e Úrano.
Os pesquisadores dispararam um laser contra uma película fina de plástico PET simples e investigaram o que aconteceu usando flashes de laser intensivos. Um dos resultados foi que os investigadores conseguiram confirmar que realmente “chove diamantes” dentro dos gigantes de gelo na periferia do nosso sistema solar.
Este método poderia estabelecer uma nova forma de produção de nanodiamantes, necessários, por exemplo, para sensores quânticos altamente sensíveis. O grupo apresentou suas descobertas na revista Os avanços da ciência.
As condições no interior de planetas gigantes gelados como Netuno e Urano são extremas: as temperaturas atingem vários milhares de graus Celsius e a pressão é milhões de vezes maior do que na atmosfera da Terra. No entanto, estados como este podem ser brevemente simulados em laboratório: poderosos flashes de laser atingem uma amostra de material semelhante a um filme, aquecem-na até 6,000°C num piscar de olhos e geram uma onda de choque que comprime o material durante alguns nanossegundos. a um milhão de vezes a pressão atmosférica.
os gigantes gelados não contêm apenas carbono e hidrogênio, mas também grandes quantidades de oxigênio. Ao procurar um filme adequado, o grupo encontrou uma substância cotidiana: o PET, a resina com a qual são feitas as garrafas plásticas comuns. “O PET tem um bom equilíbrio entre carbono, hidrogênio e oxigênio para simular a atividade em planetas gelados”, disse Kraus.
O experimento também abre perspectivas para uma aplicação técnica: a produção sob medida de diamantes de tamanho nanométrico, que já fazem parte de abrasivos e agentes de polimento. No futuro, prevê-se que serão utilizados como sensores quânticos altamente sensíveis.
*****
Novo método de criptografia quântica independente de dispositivo pode fornecer criptografia mais segura
Pesquisadores da Universidade Nacional de Cingapura (NUS) desenvolveram um novo protocolo para QKD ou DIQKD independente de dispositivo. Quantum News Briefs resume o Oferta de notícias cobertura abaixo.
No caso de QKD ou DIQKD independente de dispositivo, o protocolo criptográfico não depende do dispositivo utilizado. Para a troca de quantum chaves mecânicas, sinais de luz são enviados ao receptor pelo transmissor ou sistemas quânticos emaranhados são usados. Duas configurações de medição para geração de chaves são usadas em vez de apenas uma. “Ao introduzir a configuração adicional para geração de chaves, torna-se mais difícil interceptar informações e, portanto, o protocolo pode tolerar mais ruído e gerar chaves secretas mesmo para estados emaranhados de qualidade inferior”, dito Charles Lim da NUS. Lim também é um dos autores do estudo.
Nos métodos convencionais de QKD, a segurança pode ser garantida quando os dispositivos quânticos utilizados foram bem caracterizados. “E assim, os usuários de tais protocolos têm que confiar nas especificações fornecidas pelos fornecedores de QKD e confiar que o dispositivo não mudará para outro modo operacional durante a distribuição de chaves”, explicou Tim van Leent, um dos principais autores.
Os pesquisadores esperam que seu método ajude agora a gerar chaves secretas com dispositivos não caracterizados e não confiáveis. Eles agora pretendem expandir o sistema e incorporar vários pares de átomos emaranhados.
*****
Commonwealth of Massachusetts concede subsídio de pesquisa e desenvolvimento de US$ 3.5 milhões para novas instalações quânticas da Northeastern University
A administração Baker-Polito em Massachusetts anunciou uma nova doação de US$ 3.5 milhões para os Laboratórios de Avanço Quântico Experiencial (EQUAL), um projeto de quase US$ 10 milhões para promover os setores emergentes de detecção quântica e tecnologia relacionada no estado. Quantum News Briefs compartilha pontos-chave do anúncio abaixo.
O projeto liderado pelo Nordeste estabelecerá novas parcerias e alavancará diversas parcerias em andamento com instituições acadêmicas e parceiros da indústria. O objetivo é desenvolver tecnologias quânticas de próxima geração, impulsionar a formação em ciência e engenharia da informação quântica para estudantes e trabalhadores e estabelecer maiores parcerias entre a indústria e o governo em torno da detecção quântica e tecnologias relacionadas.
O novo prêmio, do programa Collaborative Research and Development Matching Grant da Commonwealth, administrado pelo Innovation Institute da Massachusetts Technology Collaborative (MassTech), promoverá as ciências da informação quântica, uma área de foco prioritária para o Fundo de P&D. O investimento direcionado tem um forte potencial para impactos económicos a curto prazo, incluindo a criação de novos empregos e o crescimento das receitas nos parceiros da indústria, vários dos quais estiveram presentes no anúncio de quarta-feira.
A doação apoiará o desenvolvimento de novos sensores quânticos ultrassensíveis à temperatura ambiente, instalações que fornecerão uma capacidade vital e única no estado. Ao concentrar-se em sensores, que são menos exigentes tecnicamente do que o desenvolvimento de computadores quânticos inteiros, a Northeastern está a realizar pesquisas que fornecem caminhos viáveis para a comercialização nos próximos dois a cinco anos.
O projeto incluirá um forte foco na formação da força de trabalho, respondendo à crescente necessidade de trabalhadores alfabetizados em ciências da informação quântica. Veja o comunicado de imprensa completo aqui.
*****
Novas baterias quânticas estáveis podem armazenar energia de forma confiável em campos eletromagnéticos
As tecnologias quânticas precisam de energia para funcionar. Esta simples consideração levou os investigadores, nos últimos dez anos, a desenvolver a ideia de baterias quânticas, que são sistemas mecânicos quânticos utilizados como dispositivos de armazenamento de energia. Num passado muito recente, investigadores do Centro de Física Teórica de Sistemas Complexos (PCS) do Instituto de Ciências Básicas (IBS), a Coreia do Sul conseguiu impor restrições rígidas ao possível desempenho de carregamento de uma bateria quântica. Especificamente, eles mostraram que uma coleção de baterias quânticas pode levar a uma enorme melhoria na velocidade de carregamento em comparação com um protocolo de carregamento clássico. Isso se deve aos efeitos quânticos, que permitem que as células das baterias quânticas sejam carregadas simultaneamente.
Apesar destas conquistas teóricas, as realizações experimentais de baterias quânticas ainda são escassas. A única recente contra-exemplo notável usou uma coleção de sistemas de dois níveis (muito semelhantes aos qubits recém-introduzidos) para fins de armazenamento de energia, sendo a energia fornecida por um campo eletromagnético (um laser).
Dada a situação atual, é claramente de extrema importância encontrar plataformas quânticas novas e mais acessíveis que possam ser utilizadas como baterias quânticas. Com esta motivação em mente, investigadores da mesma equipa do IBS PCS, trabalhando em colaboração com Giuliano Benenti (Universidade de Insubria, Itália), decidiram recentemente revisitar um sistema de mecânica quântica que foi fortemente estudado no passado: o micromaser. Micromaser é um sistema onde um feixe de átomos é usado para bombear fótons para uma cavidade. Em termos simples, um micromaser pode ser pensado como uma configuração especular ao modelo experimental de bateria quântica mencionado acima: a energia é armazenada no campo eletromagnético, que é carregado por um fluxo de qubits interagindo sequencialmente com ele.
Os pesquisadores do IBS PCS e seu colaborador mostraram que os micromasers possuem características que lhes permitem servir como excelentes modelos de baterias quânticas. Uma das principais preocupações ao tentar utilizar um campo eletromagnético para armazenar energia é que, em princípio, o campo eletromagnético poderia absorver uma enorme quantidade de energia, potencialmente muito mais do que o necessário.
*****
Sandra K. Helsel, Ph.D. vem pesquisando e relatando sobre tecnologias de fronteira desde 1990. Ela tem seu Ph.D. da Universidade do Arizona.
