By Сандра Хелсел опубликовано 09 сент. 2022 г.
Quantum News Briefs 9 сентября Начните с объяснения того, как измельченные пластиковые бутылки могут создавать наноалмазы для квантовых датчиков, а затем новый аппаратно-независимый метод квантовой криптографии может обеспечить более безопасное шифрование. Содружество Массачусетса выделило грант на НИОКР в размере 3.5 млн долларов США для нового квантового объекта Северо-Восточного университета, который стал третьим и БОЛЬШЕ
Из измельченных пластиковых бутылок можно получить наноалмазы для квантовых датчиков
Исследовательская группа использовала лазерные вспышки для моделирования внутренней части ледяных планет, стимулируя новый процесс производства мельчайших алмазов, необходимых для квантовых датчиков. Об исследовании и его последствиях сообщалось в Инженерия и технологии (E&T) и обобщено здесь.
Международная группа, возглавляемая Центром Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR), Университетом Ростока и Политехнической школой Франции, провела новый эксперимент, чтобы определить, что происходит внутри ледяных планет, таких как Нептун и Уран.
Исследователи обстреляли лазером тонкую пленку простого ПЭТ-пластика и исследовали, что произошло, с помощью интенсивных лазерных вспышек. Одним из результатов стало то, что исследователи смогли подтвердить, что внутри ледяных гигантов на периферии нашей Солнечной системы действительно идет «дождь из алмазов».
Этот метод может открыть новый способ производства наноалмазов, которые необходимы, например, для высокочувствительных квантовых сенсоров. Группа представила свои выводы в журнале Наука развивается.
Условия в недрах ледяных планет-гигантов, таких как Нептун и Уран, экстремальные: температуры достигают нескольких тысяч градусов Цельсия, а давление в миллионы раз превышает давление в атмосфере Земли. Тем не менее, подобные состояния можно кратко смоделировать в лаборатории: мощные лазерные вспышки поражают образец пленочного материала, нагревают его до 6,000°C в мгновение ока и создают ударную волну, которая сжимает материал на несколько наносекунд. в миллион раз превышающее атмосферное давление.
Ледяные гиганты содержат не только углерод и водород, но и огромное количество кислорода. В поисках подходящего материала для пленки группа натолкнулась на повседневное вещество: ПЭТ, смолу, из которой изготавливаются обычные пластиковые бутылки. «ПЭТ имеет хороший баланс между углеродом, водородом и кислородом, что позволяет имитировать активность ледяных планет», — сказал Краус.
Эксперимент также открывает перспективы для технического применения: индивидуального производства алмазов нанометрового размера, которые уже включены в абразивы и полировальные средства. В будущем прогнозируется, что они будут использоваться в качестве высокочувствительных квантовых сенсоров.
*****
Новый аппаратно-независимый метод квантовой криптографии может обеспечить более безопасное шифрование
Исследователи из Национального университета Сингапура (NUS) разработали новый протокол для аппаратно-независимого QKD или DIQKD. Quantum News Briefs суммирует НовостиDeal покрытие ниже.
В случае аппаратно-независимого QKD или DIQKD криптографический протокол не зависит от используемого устройства. Для обмена квантовый механические ключи: либо световые сигналы передаются на приемник передатчиком, либо используются запутанные квантовые системы. Для генерации ключей используются две настройки измерения, а не одна. «Вводя дополнительную настройку генерации ключей, становится сложнее перехватывать информацию, и поэтому протокол может выдерживать больший шум и генерировать секретные ключи даже для запутанных состояний более низкого качества», — сказал Чарльз Лим из НУС. Лим также является одним из авторов исследования.
В традиционных методах КРК безопасность может быть гарантирована, если используемые квантовые устройства хорошо охарактеризованы. «И поэтому пользователи таких протоколов должны полагаться на спецификации, предоставленные поставщиками QKD, и верить, что устройство не переключится в другой рабочий режим во время распределения ключей», — объяснил Тим ван Леент, один из ведущих авторов.
Исследователи надеются, что их метод теперь поможет генерировать секретные ключи с помощью нехарактерных и ненадежных устройств. Теперь они стремятся расширить систему и включить в нее несколько запутанных пар атомов.
*****
Содружество Массачусетса выделило грант на 3.5 миллиона долларов на исследования и разработки для нового квантового центра Северо-Восточного университета
Администрация Бейкера-Полито в Массачусетсе объявила о выделении нового гранта в размере 3.5 миллионов долларов США для Экспериментальных квантовых лабораторий (EQUAL), проекта стоимостью почти 10 миллионов долларов, направленного на развитие развивающихся секторов квантового зондирования и связанных с ним технологий в штате. Quantum News Briefs делится ключевыми моментами объявления ниже.
Проект под руководством Northeastern установит новые партнерские отношения и задействует несколько уже существующих партнерских отношений с академическими учреждениями и отраслевыми партнерами. Цель состоит в том, чтобы разработать квантовые технологии следующего поколения, усилить подготовку студентов и рабочих в области квантовой информатики и техники, а также установить более тесное партнерство между промышленностью и правительством в области квантового зондирования и связанных с ним технологий.
Новая награда в рамках программы грантов Содружества на совместные исследования и разработки, управляемой Инновационным институтом Массачусетского технологического сотрудничества (MassTech), будет способствовать развитию квантовых информационных наук, приоритетной области деятельности Фонда исследований и разработок. Целевые инвестиции имеют большой потенциал для краткосрочных экономических последствий, включая создание новых рабочих мест и рост доходов у отраслевых партнеров, некоторые из которых присутствовали на объявлении в среду.
Грант поддержит разработку новых сверхчувствительных квантовых датчиков, работающих при комнатной температуре, — объектов, которые обеспечат жизненно важные и уникальные возможности в штате. Сосредоточив внимание на датчиках, которые менее технически сложны, чем разработка целых квантовых компьютеров, Northeastern проводит исследования, которые открывают реальные пути коммерциализации в течение следующих двух-пяти лет.
Проект будет уделять особое внимание обучению рабочей силы, отвечая растущей потребности в работниках, грамотных в области квантовых информационных наук. Полный выпуск новостей смотрите здесь.
*****
Новые стабильные квантовые батареи смогут надежно хранить энергию в электромагнитных полях
Квантовым технологиям для работы нужна энергия. Это простое соображение привело исследователей за последние десять лет к разработке идеи квантовых батарей, которые представляют собой квантово-механические системы, используемые в качестве устройств хранения энергии. Совсем недавно исследователи Центра теоретической физики сложных систем (ЦТС) в рамках Институт фундаментальных наук (IBS), Южная Корея смогла наложить жесткие ограничения на возможную производительность зарядки квантовой батареи. Конкретно, они показали что набор квантовых батарей может привести к значительному увеличению скорости зарядки по сравнению с классическим протоколом зарядки. Это происходит благодаря квантовым эффектам, которые позволяют ячейкам квантовых батарей заряжаться одновременно.
Несмотря на эти теоретические достижения, экспериментальные реализации квантовых батарей все еще недостаточны. Единственный недавний заметный контрпример использовал набор двухуровневых систем (очень похожих на только что представленные кубиты) для хранения энергии, причем энергия обеспечивалась электромагнитным полем (лазером).
Учитывая текущую ситуацию, очевидно, что крайне важно найти новые и более доступные квантовые платформы, которые можно использовать в качестве квантовых батарей. Имея в виду эту мотивацию, исследователи из той же команды IBS PCS, работающие в сотрудничестве с Джулиано Бененти (Университет Инсубрии, Италия), недавно решили вернуться к квантово-механической системе, которая тщательно изучалась в прошлом: микромазеру. Микромазер — это система, в которой пучок атомов используется для накачивать фотоны в полость. Проще говоря, микромазер можно рассматривать как конфигурацию, характерную для упомянутой выше экспериментальной модели квантовой батареи: энергия запасается в электромагнитном поле, которое заряжается потоком кубитов, последовательно взаимодействующих с ним.
Исследователи IBS PCS и их коллеги показали, что микромазеры обладают особенностями, которые позволяют им служить отличными моделями квантовых батарей. Одна из основных проблем при попытке использовать электромагнитное поле для хранения энергии заключается в том, что в принципе электромагнитное поле может поглотить огромное количество энергии, потенциально намного больше, чем необходимо.
*****
Сандра К. Хелсел, доктор философии. занимается исследованиями и отчетами о передовых технологиях с 1990 года. У нее есть докторская степень. из Университета Аризоны.
