By Sandra Helsel objavljeno 09. septembra 2022
Quantum News Briefs 9. september začnite z razlago, kako bi zdrobljene plastične steklenice lahko ustvarile nanodiamante za kvantne senzorje, čemur bi sledila nova od naprave neodvisna metoda kvantne kriptografije, ki bi lahko zagotovila varnejše šifriranje. Commonwealth of Massachusetts dodeli 3.5 milijona dolarjev nepovratnih sredstev za raziskave in razvoj za novo kvantno tovarno univerze Northeastern University je tretja in VEČ
Zdrobljene plastične steklenice bi lahko ustvarile nanodiamante za kvantne senzorje
Raziskovalna skupina je uporabila laserske bliskavice za simulacijo notranjosti ledenih planetov, kar je spodbudilo nov postopek za proizvodnjo vrste majhnih diamantov, ki so bistveni za kvantne senzorje. O raziskavi in njenih posledicah so poročali v Inženiring&tehnologija (E&T) in povzeto tukaj.
Mednarodna ekipa, ki jo vodijo Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), Univerza v Rostocku in francoska École Polytechnique, je izvedla nov poskus, da bi ugotovila, kaj se dogaja znotraj ledenih planetov, kot sta Neptun in Uran.
Raziskovalci so z laserjem izstrelili tanek film preproste PET plastike in z intenzivnimi laserskimi bliski raziskali, kaj se je zgodilo. Eden od rezultatov je bil, da so raziskovalci lahko potrdili, da v ledenih velikanih na obrobju našega sončnega sistema resnično 'dežujejo diamanti'.
Ta metoda bi lahko vzpostavila nov način proizvodnje nanodiamantov, ki so potrebni na primer za visoko občutljive kvantne senzorje. Skupina je svoje ugotovitve predstavila v reviji Znanost Predplačila.
Razmere v notranjosti ledenih planetov velikanov, kot sta Neptun in Uran, so ekstremne: temperature dosegajo nekaj tisoč stopinj Celzija, pritisk pa je milijonkrat večji kot v Zemljinem ozračju. Kljub temu je mogoče takšna stanja na kratko simulirati v laboratoriju: močni laserski bliski zadenejo filmski vzorec materiala, ga segrejejo na 6,000 °C za trenutek in ustvarijo udarni val, ki stisne material za nekaj nanosekund. milijonkrat večji od atmosferskega tlaka.
Ledeni velikani ne vsebujejo le ogljika in vodika, temveč tudi ogromne količine kisika. Pri iskanju primernega filmskega materiala je skupina naletela na vsakdanjo snov: PET, smolo, iz katere so izdelane navadne plastične steklenice. "PET ima dobro ravnovesje med ogljikom, vodikom in kisikom za simulacijo dejavnosti na ledenih planetih," je dejal Kraus.
Eksperiment odpira tudi možnosti za tehnično uporabo: prilagojeno proizvodnjo nanometrskih diamantov, ki so že vključeni v abrazive in polirna sredstva. V prihodnosti se predvideva, da se bodo uporabljali kot visoko občutljivi kvantni senzorji.
*****
Nova od naprave neodvisna metoda kvantne kriptografije bi lahko zagotovila bolj varno šifriranje
Raziskovalci na Nacionalni univerzi v Singapurju (NUS) so razvili nov protokol za od naprave neodvisen QKD ali DIQKD. Quantum News Briefs povzema NewsDeal pokritost spodaj.
V primeru od naprave neodvisnega QKD ali DIQKD kriptografski protokol ni odvisen od uporabljene naprave. Za menjavo kvantni mehanske ključe, bodisi svetlobne signale pošlje sprejemniku preko oddajnika ali pa se uporabijo zapleteni kvantni sistemi. Za ustvarjanje ključa se uporabljata dve merilni nastavitvi in ne le ena. "Z uvedbo dodatne nastavitve za generiranje ključev postane težje prestreči informacije, zato lahko protokol prenese več šuma in ustvari skrivne ključe tudi za manj kakovostna zapletena stanja," je dejal Charles Lim iz NUS. Lim je tudi eden od avtorjev študije.
Pri običajnih metodah QKD je varnost mogoče zagotoviti, če so bile uporabljene kvantne naprave dobro označene. "In zato se morajo uporabniki takšnih protokolov zanesti na specifikacije, ki jih posredujejo ponudniki QKD, in zaupati, da naprava med distribucijo ključev ne bo preklopila v drug način delovanja," je pojasnil Tim van Leent, eden od vodilnih avtorjev.
Raziskovalci upajo, da bo njihova metoda zdaj pomagala ustvariti skrivne ključe z neobičajnimi in nezanesljivimi napravami. Zdaj si prizadevajo razširiti sistem in vključiti več zapletenih atomskih parov.
*****
Commonwealth of Massachusetts dodeli 3.5 milijona dolarjev nepovratnih sredstev za raziskave in razvoj za novo kvantno tovarno univerze Northeastern University
Administracija Baker-Polito v Massachusettsu je napovedala novo donacijo v višini 3.5 milijona dolarjev za Experiential Quantum Advancement Laboratories (EQUAL), skoraj 10 milijonov dolarjev vreden projekt za napredek nastajajočega kvantnega zaznavanja in povezanih tehnoloških sektorjev v državi. Quantum News Briefs deli ključne točke spodnje objave.
Projekt, ki ga vodi Northeastern, bo vzpostavil nova partnerstva in spodbudil več že obstoječih z akademskimi institucijami in industrijskimi partnerji. Cilj je razviti kvantne tehnologije naslednje generacije, spodbuditi usposabljanje na področju kvantne informacijske znanosti in inženiringa za študente in delavce ter vzpostaviti večja partnerstva med industrijo in vlado okoli kvantnega zaznavanja in sorodnih tehnologij.
Nova nagrada iz programa Commonwealth's Collaborative Research and Development Matching Grant, ki ga upravlja Inovacijski inštitut pri Massachusetts Technology Collaborative (MassTech), bo pospešila kvantne informacijske znanosti, prednostno osredotočeno področje Sklada za raziskave in razvoj. Ciljna naložba ima močan potencial za kratkoročne gospodarske učinke, vključno z ustvarjanjem novih delovnih mest in rastjo prihodkov pri partnerjih v industriji, od katerih se je več udeležilo sredne objave.
Donacija bo podprla razvoj novih ultraobčutljivih kvantnih senzorjev za sobno temperaturo, naprav, ki bodo zagotovile ključno in edinstveno zmogljivost v državi. Z osredotočanjem na senzorje, ki so tehnično manj zahtevni kot razvoj celotnih kvantnih računalnikov, se Northeastern loteva raziskav, ki zagotavljajo izvedljive poti do komercializacije v naslednjih dveh do petih letih.
Projekt bo vključeval močan poudarek na usposabljanju delovne sile, s čimer se bo odzval na naraščajoče potrebe po delavcih, ki so pismeni na področju kvantnih informacijskih znanosti. Oglejte si celotno sporočilo novic tukaj.
*****
Nove stabilne kvantne baterije lahko zanesljivo shranjujejo energijo v elektromagnetnih poljih
Kvantne tehnologije za delovanje potrebujejo energijo. Ta preprost premislek je raziskovalce v zadnjih desetih letih vodil k razvoju ideje o kvantnih baterijah, ki so kvantno mehanski sistemi, ki se uporabljajo kot naprave za shranjevanje energije. V nedavni preteklosti so raziskovalci Centra za teoretično fiziko kompleksnih sistemov (PCS) v okviru Inštitut za temeljne znanosti (IBS), je Južna Koreja lahko postavila stroge omejitve glede možne zmogljivosti polnjenja kvantne baterije. Natančneje, so pokazali da lahko zbirka kvantnih baterij vodi do ogromnega izboljšanja hitrosti polnjenja v primerjavi s klasičnim protokolom polnjenja. To je posledica kvantnih učinkov, ki omogočajo, da se celice v kvantnih baterijah polnijo hkrati.
Kljub tem teoretičnim dosežkom so eksperimentalne realizacije kvantnih baterij še vedno redke. Edini nedavni opazen protiprimer uporabil zbirko dvonivojskih sistemov (zelo podobnih pravkar predstavljenim kubitom) za namene shranjevanja energije, pri čemer je energijo zagotavljalo elektromagnetno polje (laser).
Glede na trenutno situacijo je očitno izrednega pomena najti nove in bolj dostopne kvantne platforme, ki jih je mogoče uporabiti kot kvantne baterije. S to motivacijo v mislih so se raziskovalci iz iste ekipe IBS PCS, ki delajo v sodelovanju z Giulianom Benentijem (Univerza Insubria, Italija), pred kratkim odločili, da ponovno pregledajo kvantno mehanski sistem, ki je bil v preteklosti močno raziskan: mikromaser. Micromaser je sistem, kjer se uporablja žarek atomov črpati fotone v votlino. Preprosto povedano, si lahko mikromaser predstavljamo kot zrcalno konfiguracijo zgoraj omenjenega eksperimentalnega modela kvantne baterije: energija je shranjena v elektromagnetnem polju, ki se polni s tokom zaporednih interakcij z njim.
Raziskovalci IBS PCS in njihov sodelavec so pokazali, da imajo mikromazerji lastnosti, ki jim omogočajo, da služijo kot odlični modeli kvantnih baterij. Eden od glavnih pomislekov pri poskusu uporabe elektromagnetnega polja za shranjevanje energije je, da bi elektromagnetno polje načeloma lahko absorbiralo ogromno količino energije, potencialno veliko več, kot je potrebno.
*****
Sandra K. Helsel, dr. raziskuje in poroča o mejnih tehnologijah od leta 1990. Ima doktorat znanosti. z Univerze v Arizoni.
