By Dan O'Shea postado em 04 de novembro de 2022
ATUALIZAÇÃO 11/4/2022: Aqui está um link para o artigo discutido abaixo. A história também foi atualizada para incluir mais comentários de Levonian sobre redes quânticas baseadas em emaranhamento, bem como mais detalhes sobre como os pesquisadores trabalharam neste projeto.
A Amazon Web Services está por trás de um dos maiores serviços de computação quântica baseados em nuvem, mas a AWS também tem feito contribuições na área por meio de pesquisas. Seu mais recente avanço de pesquisa, a ser detalhado em artigo programado para ser publicado sexta-feira na revista Ciência, poderia ter implicações importantes para a evolução das redes quânticas.
Cientistas da AWS Centro de Redes Quânticas, que foi lançado no início deste ano, e a Universidade de Harvard, desenvolveram um método por permitir que as memórias quânticas operem em temperaturas mais altas, o que poderia reduzir os custos de refrigeração ultra-fria normalmente necessária para manter as memórias muito frias, e melhorar o desempenho e a confiabilidade dos repetidores quânticos necessários para estender as distâncias de rede.
Pesquisadores, incluindo autores de artigos de pesquisa David Levonian, Bart Machielse, YanQi Huan e Pieter-Jan Stas, foram capazes de “aumentar a temperatura operacional para algo que torna seus sistemas criogênicos cerca de 10 vezes mais baratos e menores do que precisariam ser, e isso realmente começa a movê-la [memória quântica] para algo que poderia estar em um rack em um data center”, disse Levonian ao IQT News.
Ele enfatizou que muito mais precisa ser feito antes que esse tipo de avanço possa ser comercializado e antes que redes quânticas baseadas em emaranhamento usando repetidores quânticos possam se espalhar, já que muito trabalho relacionado a redes quânticas, e mais especificamente a repetidores quânticos, permanece em laboratório. configuração por enquanto.
“Os próximos passos, e eu não colocaria um cronograma nisso, seriam configurar redes desses dispositivos repetidores para mostrar que você pode configurar uma rede QKD multi-hop com alguns usuários diferentes em distâncias que você faria. Não serei capaz de alcançar resultados com o que está disponível nas prateleiras agora”, disse ele.
Levonian reconheceu, apesar de não ser específico sobre o cronograma da AWS para as próximas etapas, que o avanço poderia ajudar a acelerar o tempo geral para implantação de redes QKD baseadas em emaranhamento. e outras aplicações de redes quânticas baseadas em emaranhamento, como nuvens quânticas e redes de sensores quânticos. Na conferência IQT Fall da semana passada houve muita discussão sobre a viabilidade de preparar e medir QKD em relação ao eventual desenvolvimento de redes baseadas em emaranhamento, e ficou claro a partir dessas discussões que várias empresas estão buscando e desenvolvendo ainda mais ambos modelos à medida que as arquiteturas baseadas em emaranhamento continuam a amadurecer e melhorar.
“Eu diria que [este tipo de avanço] aumenta o cronograma [para o desenvolvimento de novas redes e aplicações baseadas em emaranhamento]”, disse Levonian. “De certa forma, acho que quando as pessoas falam sobre roteiro e o que é próximo ou longo prazo, há muitas aplicações diferentes para as quais você pode usar redes quânticas. Portanto, QKD é algo que as pessoas estão fazendo agora, e a capacidade de fazer mais, é realmente apenas uma questão de aumentar esse alcance e trazer novos recursos. Acho que quando as pessoas pensam em redes quânticas, há algumas outras aplicações interessantes que elas pensam que também exigem muito da rede e que estão… cinco ou 10 anos à frente.”
Levonian, que foi assistente de pesquisa graduado em Harvard antes de ingressar na AWS em 2021 como cientista de pesquisa quântica, também deu uma ideia de como o trabalho de ciência e engenharia que permitiu esse avanço funcionou – e nem tudo tinha a ver com quântica: “O que a equipe empregada pela AWS fez foi fabricar e projetar os dispositivos usados para este experimento, portanto, uma parte bastante grande do trabalho lá…. mas há muito trabalho feito em fotônica nas últimas décadas, e o que construímos neste sistema foi pegar um pouco de quantum - sua capacidade de colocar esses defeitos de silício em material que pode armazenar informações quânticas - mas na verdade, muitas das coisas que envolvem isso são ciência e engenharia muito legais sobre como guiar a luz e alterná-la entre diferentes coisas que foram desenvolvidas por outras razões há 10 ou 20 anos. Temos a vantagem de poder aproveitar os avanços que as pessoas fizeram naquela época e redirecioná-los para a construção desses sistemas de comunicação quântica.”
Ele acrescentou: “Para dar uma ideia do tamanho [da equipe envolvida], há pessoas que se concentram na construção desses dispositivos – nanofabricação – indo para uma sala limpa e fazendo aquela gravação, fotolitografia e design fotônico. É uma equipe de duas ou três pessoas... Em Harvard, acontece que há um grupo... que se concentra nisso especificamente... E depois há as pessoas que constroem toda a automação, a óptica e a eletrônica que estão envolvidas nisso e [também] faço o material da teoria da física quântica. Então, eu diria que se trata de dividir igualmente com grupos de três ou quatro pessoas trabalhando em cada coisa. É um processo bastante complicado, e essa é uma das razões pelas quais acho que faz sentido sair do laboratório e ser feito como parte da P&D corporativa. Além, é claro, do potencial para desenvolver coisas realmente úteis para nossos clientes, está realmente próximo do que você pode fazer como um grupo acadêmico.”
Assista ao IQT News de perto para obter mais atualizações desta história.
Imagem: Uma imagem de microscópio eletrônico de varredura (cortesia do AWS Center for Quantum Networking) de uma série de memórias quânticas nanofotônicas em um chip de diamante. Os dispositivos fotônicos têm milionésimos de polegada de largura.
Dan O'Shea cobriu telecomunicações e tópicos relacionados, incluindo semicondutores, sensores, sistemas de varejo, pagamentos digitais e computação/tecnologia quântica por mais de 25 anos.
