By Dan O'Shea postat 04 november 2022
UPPDATERING 11-4-2022: Här är en länk till tidningen diskuteras nedan. Berättelsen har också uppdaterats för att inkludera fler kommentarer från Levonian om entanglement-baserade kvantnätverk, samt mer detaljer om hur forskare arbetade med detta projekt.
Amazon Web Services ligger bakom en av de största molnbaserade kvantdatortjänsterna, men AWS har också bidragit till området genom forskning. Dess senaste forskningsframsteg kommer att beskrivas i en artikel som är planerad att publiceras på fredag i tidskriften Vetenskap, kan få stora konsekvenser för utvecklingen av kvantnätverk.
Forskare från AWS's Centrum för kvantnätverk, som lanserades tidigare i år, och Harvard University, har utvecklat en metod för att tillåta kvantminnen att fungera vid högre temperaturer, vilket kan minska kostnaderna för ultrasval kylning som vanligtvis krävs för att hålla minnen väldigt kalla, och förbättra prestanda och tillförlitlighet hos kvantrepeaters som behövs för att utöka nätverksavstånden.
Forskare, inklusive forskningsuppsatsförfattare David Levonian, Bart Machielse, YanQi Huan och Pieter-Jan Stas, kunde "höja driftstemperaturen till något som gör dina kryosystem ungefär 10 gånger billigare och mindre än de annars skulle behöva vara, och det börjar verkligen flytta det [kvantminne] mot något som kan finnas i ett ställ i en datacenter, säger Levonian till IQT News.
Han betonade att mycket mer måste göras innan den här typen av framsteg kan kommersialiseras och innan intrasslingsbaserade kvantnätverk som använder kvantrepeaters kan bli utbredda, eftersom mycket arbete relaterat till kvantnätverk, och mer specifikt till kvantrepeaters, finns kvar i ett labb. inställning för nu.
"Nästa steg, och jag skulle inte sätta en tidslinje på det, skulle vara att sätta upp nätverk av dessa repeaterenheter för att visa att du kan konfigurera ett multi-hop QKD-nätverk med ett par olika användare över avstånd som du skulle inte kunna uppnå med det som finns tillgängligt från hyllan nu”, sa han.
Levonian erkände, trots att han inte var specifik om AWS tidslinje för nästa steg, att avancemanget kan hjälpa till att påskynda den övergripande timingen för utbyggnad av intrasslingsbaserade QKD-nätverk. och andra intrasslingsbaserade kvantnätstillämpningar, såsom kvantmoln och kvantsensornätverk. Vid förra veckans IQT höstkonferens diskuterades mycket om hållbarheten av att förbereda och mäta QKD i förhållande till den eventuella utvecklingen av förvecklingsbaserade nätverk, och det var tydligt från dessa diskussioner att flera företag driver och vidareutvecklar både modeller som förvecklingsbaserade arkitekturer fortsätter att mogna och förbättras.
"Jag skulle säga att [den här typen av framsteg] driver upp tidslinjen [för utveckling av nya förvecklingsbaserade nätverk och applikationer]," sa Levonian. "På vissa sätt tror jag att när folk pratar om färdplan, och vad som är nära kontra långsiktigt, så finns det många olika applikationer som du kan använda kvantnätverk för. Så QKD är något som människor gör nu, och förmågan att göra mer, det är egentligen bara en fråga om att öka det intervallet och ta med nya möjligheter. Jag tror att när folk tänker på kvantnätverk så finns det några andra coola applikationer som de tänker på som också kräver mycket av nätverket och som är… fem eller tio år på vägen.”
Levonian, som var doktorandforskare vid Harvard innan han började på AWS som 2021 som kvantforskare, gav också en glimt av hur vetenskapen och ingenjörsarbetet som möjliggjorde detta framsteg spelade ut – och allt hade inte med kvant att göra: "Vad teamet anställd av AWS gjorde var att tillverka och designa enheterna som användes för detta experiment, så en ganska stor del av arbetet där... men det finns en massa arbete som har gjorts med fotonik under de senaste decennierna, och det vi byggde det här systemet var att ta lite kvantum – hans förmåga att släppa dessa kiseldefekter i material som kan lagra kvantinformation – men verkligen mycket av det som lindas runt det är riktigt cool vetenskap och teknik om hur man styr ljus och växlar det mellan olika saker som utvecklades av andra skäl för 10 eller 20 år sedan. Vi har fördelen av att kunna ta framsteg som människor gjorde då och återanvända dem för att bygga dessa kvantkommunikationssystem."
Han tillade, "För att ge dig en känsla av storleken [på det inblandade teamet] finns det människor som fokuserar på att bygga dessa enheter – nanotillverkning – att gå in i ett renrum och göra den etsningen och fotolitografin och fotonikdesignen. Det är ett team på två eller tre personer... På Harvard råkar det finnas en grupp... som fokuserar på det specifikt... Och sedan finns det människorna som bygger all automation och optik och elektronik som lindas runt detta och [också] gör saker med kvantfysikteori också. Så jag skulle säga att det är ungefär jämnt fördelat med grupper om tre eller fyra personer som arbetar med varje sak. Det är en ganska komplicerad process, och det är en anledning till att jag tycker att det är vettigt att den flyttar ut från labbet och görs som en del av företagens FoU. Förutom, naturligtvis, är potentialen för att verkligen användbara saker utvecklas för våra kunder, det är verkligen på gränsen till vad man kan göra som en akademisk grupp.”
Titta noga på IQT News för ytterligare uppdateringar av den här historien.
Bild: En svepelektronmikroskopbild (med tillstånd av AWS Center for Quantum Networking) av en rad nanofotoniska kvantminnen på ett diamantchip. De fotoniska enheterna är miljondelar av en tum breda.
Dan O'Shea har täckt telekommunikation och relaterade ämnen inklusive halvledare, sensorer, detaljhandelssystem, digitala betalningar och kvantberäkning/teknik i över 25 år.
