By Sandra Helsel postat la 09 septembrie 2022
Quantum News Briefs 9 septembrie începeți cu explicația modului în care sticlele de plastic zdrobite ar putea crea nanodiamante pentru senzorii cuantici, urmată de o nouă metodă de criptare cuantică independentă de dispozitiv ar putea oferi o criptare mai sigură. Commonwealth of Massachusetts acordă un grant de cercetare și dezvoltare de 3.5 milioane USD pentru noua unitate cuantică a Universității Northeastern este a treia și MAI MULT
Sticlele de plastic zdrobite ar putea crea nanodiamante pentru senzorii cuantici
O echipă de cercetare a folosit blițuri laser pentru a simula interiorul planetelor de gheață, stimulând un nou proces de producere a tipului de diamante minuscule care sunt esențiale pentru senzorii cuantici. Cercetarea și implicațiile sale au fost raportate în Inginerie și tehnologie (E&T) și rezumat aici.
Echipa internațională, condusă de Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), Universitatea din Rostock și École Polytechnique din Franța, a efectuat un nou experiment pentru a determina ce se întâmplă în interiorul planetelor de gheață precum Neptun și Uranus.
Cercetătorii au tras cu laser pe o peliculă subțire de plastic PET simplu și au investigat ce s-a întâmplat folosind blițuri laser intensive. Un rezultat a fost că cercetătorii au putut confirma că într-adevăr „plouă diamante” în interiorul giganților de gheață de la periferia sistemului nostru solar.
Această metodă ar putea stabili o nouă modalitate de producere a nanodiamantelor, care sunt necesare, de exemplu, pentru senzorii cuantici foarte sensibili. Grupul și-a prezentat concluziile în jurnal Avansuri de știință.
Condițiile din interiorul planetelor gigantice de gheață precum Neptun și Uranus sunt extreme: temperaturile ajung la câteva mii de grade Celsius și presiunea este de milioane de ori mai mare decât în atmosfera Pământului. Cu toate acestea, astfel de stări pot fi simulate pe scurt în laborator: blițurile laser puternice lovesc un eșantion de material asemănător unui film, îl încălzesc până la 6,000 ° C pentru o clipire și generează o undă de șoc care comprimă materialul pentru câteva nanosecunde. la un milion de ori presiunea atmosferică.
Giganții de gheață nu conțin doar carbon și hidrogen, ci și cantități mari de oxigen. Atunci când caută material de film potrivit, grupul a lovit o substanță de zi cu zi: PET, rășina din care sunt făcute sticlele obișnuite de plastic. „PET are un echilibru bun între carbon, hidrogen și oxigen pentru a simula activitatea pe planetele de gheață”, a spus Kraus.
Experimentul deschide, de asemenea, perspective pentru o aplicație tehnică: producția personalizată de diamante de dimensiuni nanometrice, care sunt deja incluse în abrazivi și agenți de lustruire. În viitor, se prevede că vor fi utilizați ca senzori cuantici extrem de sensibili.
*****
Noua metodă de criptare cuantică independentă de dispozitiv ar putea oferi o criptare mai sigură
Cercetătorii de la Universitatea Națională din Singapore (NUS) au dezvoltat un nou protocol pentru QKD sau DIQKD independent de dispozitiv. Quantum News Briefs rezumă NewsDeal acoperire de mai jos.
În cazul QKD sau DIQKD independent de dispozitiv, protocolul criptografic nu depinde de dispozitivul utilizat. Pentru schimbul de cuantic chei mecanice, fie semnalele luminoase sunt trimise la receptor de către transmițător, fie sunt utilizate sisteme cuantice încurcate. Se folosesc două setări de măsurare pentru generarea cheilor, nu doar una. „Prin introducerea setării suplimentare pentru generarea cheilor, devine mai dificilă interceptarea informațiilor și, prin urmare, protocolul poate tolera mai mult zgomot și poate genera chei secrete chiar și pentru stările încurcate de calitate inferioară.” a spus Charles Lim de la NUS. Lim este, de asemenea, unul dintre autorii studiului.
În metodele QKD convenționale, securitatea poate fi garantată atunci când dispozitivele cuantice utilizate au fost bine caracterizate. „Și, așadar, utilizatorii unor astfel de protocoale trebuie să se bazeze pe specificațiile furnizate de furnizorii QKD și să aibă încredere că dispozitivul nu va trece într-un alt mod de operare în timpul distribuirii cheilor”, a explicat Tim van Leent, unul dintre autorii principali.
Cercetătorii speră că metoda lor va ajuta acum la generarea de chei secrete cu dispozitive necaracterizate și de încredere. Ele urmăresc acum să extindă sistemul și să încorporeze mai multe perechi de atomi încâlciți.
*****
Commonwealth of Massachusetts acordă un grant de cercetare și dezvoltare de 3.5 milioane USD pentru noua unitate cuantică a Universității Northeastern
Administrația Baker-Polito din Massachusetts a anunțat un nou grant de 3.5 milioane de dolari pentru Laboratoarele de Avansare Cuantică Experiențială (EQUAL), un proiect de aproape 10 milioane de dolari pentru a promova sectoarele emergente de detectare cuantică și tehnologii conexe din stat. Quantum News Briefs împărtășește punctele cheie ale anunțului de mai jos.
Proiectul condus de nord-est va stabili noi parteneriate și va stimula mai multe parteneriate în curs de desfășurare cu instituții academice și parteneri din industrie. Scopul este de a dezvolta tehnologii cuantice de ultimă generație, de a stimula formarea în știința și inginerie a informațiilor cuantice pentru studenți și lucrători și de a stabili parteneriate mai mari între industrie și guvern în jurul detectării cuantice și a tehnologiilor conexe.
Noul premiu, din programul Commonwealth de colaborare pentru cercetare și dezvoltare, gestionat de Institutul de inovare de la Massachusetts Technology Collaborative (MassTech), va promova științele informației cuantice, un domeniu prioritar pentru Fondul de cercetare și dezvoltare. Investiția vizată are un potențial puternic pentru impact economic pe termen scurt, inclusiv crearea de noi locuri de muncă și creșterea veniturilor la partenerii din industrie, dintre care mulți au participat la anunțul de miercuri.
Grantul va sprijini dezvoltarea de noi senzori cuantici ultrasensibili la temperatura camerei, facilitati care vor oferi o capacitate vitala si unica in stat. Concentrându-se pe senzori, care sunt mai puțin solicitanți din punct de vedere tehnic decât dezvoltarea computerelor cuantice întregi, Northeastern întreprinde cercetări care oferă căi viabile spre comercializare în următorii doi până la cinci ani.
Proiectul va include un accent puternic pe formarea forței de muncă, răspunzând nevoii tot mai mari de lucrători care sunt alfabetizați în științele informației cuantice. Vezi comunicatul de presă complet aici.
*****
Noile baterii cuantice stabile pot stoca în mod fiabil energia în câmpuri electromagnetice
Tehnologiile cuantice au nevoie de energie pentru a funcționa. Această simplă considerație i-a determinat pe cercetători, în ultimii zece ani, să dezvolte ideea bateriilor cuantice, care sunt sisteme mecanice cuantice utilizate ca dispozitive de stocare a energiei. În trecutul foarte recent, cercetătorii de la Centrul pentru Fizica Teoretică a Sistemelor Complexe (PCS) din cadrul Institutul de Științe de bază (IBS), Coreea de Sud a reușit să impună constrângeri stricte asupra posibilelor performanțe de încărcare a unei baterii cuantice. Specific, Ei au aratat că o colecție de baterii cuantice poate duce la o îmbunătățire enormă a vitezei de încărcare în comparație cu un protocol de încărcare clasic. Acest lucru se datorează efectelor cuantice, care permit celulelor din bateriile cuantice să fie încărcate simultan.
În ciuda acestor realizări teoretice, realizările experimentale ale bateriilor cuantice sunt încă rare. Singura contra-exemplu notabil recent a folosit o colecție de sisteme pe două niveluri (foarte asemănătoare cu qubiții tocmai introduși) în scopuri de stocare a energiei, energia fiind furnizată de un câmp electromagnetic (un laser).
Având în vedere situația actuală, este în mod clar de maximă importanță să se găsească platforme cuantice noi și mai accesibile care să poată fi folosite ca baterii cuantice. Având în vedere această motivație, cercetătorii din aceeași echipă IBS PCS, care lucrează în colaborare cu Giuliano Benenti (Universitatea din Insubria, Italia), au decis recent să revizuiască un sistem mecanic cuantic care a fost studiat intens în trecut: micromaserul. Micromaser este un sistem cu care este obișnuit un fascicul de atomi pompa fotoni într-o cavitate. În termeni simpli, un micromaser poate fi gândit ca o configurație speculară modelului experimental al bateriei cuantice menționate mai sus: energia este stocată în câmpul electromagnetic, care este încărcat de un flux de qubiți care interacționează secvențial cu acesta.
Cercetătorii IBS PCS și colaboratorii lor au arătat că micromaserele au caracteristici care le permit să servească drept modele excelente de baterii cuantice. Una dintre principalele preocupări atunci când se încearcă utilizarea unui câmp electromagnetic pentru a stoca energie este că, în principiu, câmpul electromagnetic ar putea absorbi o cantitate enormă de energie, potențial mult mai mult decât ceea ce este necesar.
*****
Sandra K. Helsel, Ph.D. a cercetat și a raportat despre tehnologiile de frontieră din 1990. Ea are doctorat. de la Universitatea din Arizona.
