By Sandra Helsel 13 Eylül 2022'de yayınlandı
Kuantum Haber Özetleri bugün "IBM'in Kuantum Araştırma Laboratuarlarına Ziyaretten İçgörüler" ile başlıyor ve ardından bilgisayar korsanlığını boşa çıkaracak Cihazdan bağımsız QKD (DIQKD) araştırması geliyor; ve üçüncüsü, kuantum teknolojisi ve DAHA FAZLASI için ultra ince 'Metasurface' cihazı geliştiren Araştırmacılar hakkında bir rapor.
IBM'in Kuantum Araştırma Laboratuvarlarına Ziyaretten İçgörüler
Forbes katılımcısı Kevin Krewell, kısa bir süre önce New York, Yorktown Heights'ta bulunan IBM'in Kuantum Araştırma Laboratuarlarını ziyaret etti ve IBM Üyesi ve Kuantum Bilgisayar Başkan Yardımcısı, IBM Research ve kuantum hesaplamayı ilerletmek için çalışan ekibi Jay Gambetta ile görüştü. Quantum News Briefs aşağıdaki önemli noktaları özetlemektedir. Röportajın ve analizin tamamını buradan okuyun.
Krewall şu açıklamayla başlıyor: “IBM araştırmacılarının hedefi, benzersiz sorunları çözmek için kuantum hesaplamayı mümkün olduğunca her yerde yaygın hale getirmektir. Kuantum sistemlerini daha erişilebilir hale getirmek için, kullanıma göre ücretlendirilen bir bulut kaynağı haline gelmeleri açısından "bulutta yerleşik" veya "sunucusuz" olmaları gerekir. Veri merkezlerinin ayrıştırıldığı bu çağda kuantum, tıpkı bugünkü GPU'lar gibi, klasik bilgisayarların kullanabileceği özel bilgi işlem öğelerinden biri olabilir."
Krewall daha sonra IBM'in 1 milyon kübit hedefini gözden geçiriyor: IBM Research, klasik bilgisayarlarla izlenen yola benzer bir yol izliyor: silikon ölçeklendirmeyi kullanarak bir çipe daha fazla ve daha hızlı kübit yerleştirin; birden fazla kuantum kalıbını döşemeler halinde birbirine bağlayın; ve birlikte çalışan kuantum bilgisayar kümeleri oluşturun.
Amaç, hataya dayanıklı kuantum hesaplama için milyonlarca ham kübit içeren sistemler oluşturmak olsa da, kuantum hata azaltmayı kullanarak daha fazla işi daha erken yapmak için ham kübitlerin performansını artırmak amacıyla bu arada yapılabilecek çok fazla iş var. Günümüzün nispeten gürültülü ve kısa ömürlü kübitlerini kullanarak daha iyi kuantum sonuçları elde etmek için bazı geçici çözümler gerekir. IBM Research, yararlı olduğu kanıtlanan birkaç hata azaltma tekniği geliştirdi.
Pratik kuantum hesaplamanın nihai hedefi, önemli sorunları makul bir zaman diliminde çözmek için klasik hesaplamaya göre bir avantaj sağlamaktır.
*****
Araştırmacılar kuantum teknolojisi için ultra ince 'Metasurface' cihazı geliştirdi
Şu anda bilim insanları: Sandia Ulusal Laboratuvarlar ve Max Planck Işık Bilimi Enstitüsü dolanıklık adı verilen tuhaf bir kuantum etkisi ile fotonları birbirine bağlamak için bir oda dolusu ekipmanın yerini alabilecek bir cihaz hakkında rapor verdiler. Metayüzey olarak adlandırılan bir tür nano-mühendislik malzemesi olan bu cihaz, fotonların kompakt teknolojilerle mümkün olmayan karmaşık şekillerde dolaştırılmasının önünü açıyor.
Kağıttan yüz kat daha ince olan çığır açıcı cihazın araştırması kısmen gerçekleştirildi. Entegre Nanoteknolojiler MerkeziSandia ve Los Alamos ulusal laboratuvarları tarafından işletilen bir Enerji Bakanlığı Bilim Ofisi kullanıcı tesisidir. Sandia'nın ekibi Bilim Ofisi, Temel Enerji Bilimleri programından fon aldı.
Yeni metayüzey, bu olağandışı kuantum fenomenine bir kapı görevi görüyor. Bazı yönlerden Lewis Carrol'un “Aynanın İçinden” adlı eserindeki genç kahraman Alice'in tuhaf, yeni bir dünyayı deneyimlediği aynaya benziyor.
Bilim insanları, yeni cihazlarının içinden geçmek yerine, onun üzerinden bir lazer tutuyorlar. Işık ışını, galyum arsenit adı verilen yaygın bir yarı iletken malzemeden yapılmış nano ölçekli yapılarla kaplı ultra ince bir cam örneğinden geçer. Sandia ekibine liderlik eden ve doğrusal olmayan optik adı verilen bir alanda uzman olan Sandia'nın kıdemli bilim adamı Igal Brener, "Tüm optik alanları karıştırıyor" dedi. Bazen, farklı dalga boylarında bir çift dolaşık fotonun, numuneden gelen lazer ışınıyla aynı yönde ortaya çıktığını söyledi.
Science makalesi, ekibin, aynı anda birkaç çift karmaşık dolaşmış foton üretmenin kritik bir öncüsü olan, değişen dalga boylarına sahip dolaşmış fotonlar üretmek için meta yüzeylerini nasıl başarılı bir şekilde ayarladığını özetlemektedir.
*****
Cihazdan bağımsız QKD (DIQKD), bilgisayar korsanlığını boşa çıkaracak
Cihazdan bağımsız QKD (kısaltılmış DIQKD) teorik olarak 1990'lı yıllardan beri bilinmektedir, ancak yalnızca deneysel olarak, liderliğindeki uluslararası bir araştırma ekibi tarafından uygulamaya konmuştur. Ludwig Maximilian Münih Üniversitesi fizikçi Harald Weinfurter ve Charles Lim Singapur Ulusal Üniversitesi (NUS). Şifreleme protokolü cihazdan etkilenmez. Quantum News Briefs, SciTechDaily'nin son raporunu özetliyor ve paylaşıyor.
Geleneksel QKD yöntemlerinde güvenlik yalnızca kullanılan kuantum cihazları yeterince iyi karakterize edildiğinde garanti edilir. Raporun dört baş yazarından biri olan Tim van Leent şöyle açıklıyor: "Ve dolayısıyla bu tür protokollerin kullanıcıları, QKD sağlayıcıları tarafından sağlanan spesifikasyonlara güvenmek ve cihazın anahtar dağıtımı sırasında başka bir çalışma moduna geçmeyeceğine güvenmek zorundadır." Wei Zhang ve Kai Redeker ile birlikte makale. Van Leent şöyle devam ediyor: En az on yıldır eski QKD cihazlarının dışarıdan kolayca hacklenebileceği biliniyor.
Weinfurter, DIQKD'de testin "özellikle cihazlarda herhangi bir manipülasyon olmadığından, yani gizli ölçüm sonuçlarının önceden cihazlara kaydedilmediğinden emin olmak için" kullanıldığını açıklıyor.
Weinfurter, "Yöntemimiz sayesinde artık tanımlanmamış ve potansiyel olarak güvenilmez cihazlarla gizli anahtarlar oluşturabiliyoruz" diye açıklıyor.
Bir sonraki hedeflerden biri, sistemi birkaç dolaşık atom çiftini içerecek şekilde genişletmektir. Van Leent, "Bu, çok daha fazla dolaşıklık durumunun oluşmasına olanak tanıyacak, bu da veri hızını ve sonuçta anahtar güvenliği artıracaktır" diyor.
*****
Hindistan'dan görüldüğü gibi kuantum teknolojilerini geliştirmeye yönelik jeopolitik telaş
ABD, Çin, Rusya ve İngiltere küresel oyuncular kuantum alanında bir adım önde olanlar. Ülkelerin kuantum bilgisayarları geliştirme isteği artık karşı konulamaz hale geldi. kazanç Siber güvenlik, istihbarat operasyonları ve ekonomik endüstride stratejik bir lider. Ved Shinde, Hindistan'ın Delhi Üniversitesi'ndeki St Stephens Koleji'nde Siyaset Bilimi ve Ekonomi öğrencisidir ve Jeopolitik'teki küresel kuantum gelişimine genel bakışın yazarıdır.
Yukarıda adı geçen uluslar sadık kuantum araştırma ve geliştirmeye yönelik üstel parasal kaynaklar. Şu anda Amerika Birleşik Devletleri dünyanın en büyük kuantum bilgisayarı IBM'in Eagle'ına ev sahipliği yapıyor. IBM ayrıca istiyor Potansiyel olarak 1.000 kübitten fazlasını işleyebilecek bir mega bilgisayar çipiyle kuantum alanına hükmetmek. Google, Microsoft ve IBM gibi teknolojik güç merkezlerinin tümü, Amerika Birleşik Devletleri'nin kuantum hesaplamada güçlü bir liderliği sürdürmesine olanak tanıyan Amerikan şirketleridir.
Çin, Amerika Birleşik Devletleri ve Birleşik Krallık'ın bilgisayar yeteneklerini ve uzmanlığını çekmeye yönelik rekabetçi ulusal planları var. Örneğin, Çince küresel çapta gözleri hayrete düşüren “Bin Yetenek Planı” var. Pekin bilim adamlarını ve araştırmacıları cezbetmek için para harcıyor. Çin de var yatırım hesaplama avantajları elde etmek için iki farklı mimari yolda kuantum üstünlüğü. Bu yollar, IBM'in Eagle'ında da kullanılan, ışık bazlı Gauss bozonu örneklemesi ve elektron bazlı rastgele kuantum devre örneklemesidir.
Hem ABD hem de Çin, birbirleriyle teknolojik alışverişi sınırlamak için yerli şirketlere kısasa kısas kısıtlamaları getirdi. Bu durum, kuantum teknolojisi tedarik zincirlerini şekillendiren jeopolitik dinamikler konusunda farklı çevrelerden gelen soruları gündeme getirdi. Konsantre ve sermaye yoğun doğaları nedeniyle bu tedarik zincirleri, tehdit jeopolitik rekabetlerden kaynaklanmaktadır. Kuantum teknolojileri için fikri mülkiyet rejimleri ve küresel standartlar geliştirildikçe bu durum daha da yoğunlaşacaktır.
Fransa, Almanya, Avustralya, Kanada, İsviçre, Avusturya, İsrail, Hollanda, Hindistan, Güney Kore, Singapur ve Japonya bunlardan birkaçıdır. diğer aynı zamanda bunu yapan uluslar iyi tanımlanmış ulusal girişimler kuantum teknolojilerinde.
Hindistan gibi bir ülke için kuantum teknolojileri birçok olasılık barındırıyor. Uzmanlar Kuantum şifrelemenin iletişimi güvence altına alabileceğini, kuantum simülasyonunun yeşil teknolojiler için malzemelerin keşfedilmesine yardımcı olabileceğini ve kuantum algılamanın iklim değişikliğinin etkisinin haritalandırılmasına yardımcı olabileceğini belirtiyorlar. Hindistan halihazırda toplam bütçeli bir Kuantum Teknolojileri ve Uygulamaları Ulusal Misyonu (NMQTA) başlattı. harcama sekiz bin crore rupi kazandı ve bu teknolojileri geliştirme niyetini gösterdi.
*****
Sandra K. Helsel, Ph.D. 1990'dan beri öncü teknolojiler üzerine araştırma ve raporlama yapmaktadır. Doktora derecesine sahiptir. Arizona Üniversitesi'nden.
