By Sandra Helsel đăng ngày 09 tháng 2022 năm XNUMX
Tóm tắt tin tức lượng tử ngày 9 tháng XNUMX bắt đầu bằng lời giải thích làm thế nào các chai nhựa bị nghiền nát có thể tạo ra kim cương nano cho cảm biến lượng tử, sau đó là phương pháp mã hóa lượng tử độc lập với thiết bị mới có thể cung cấp khả năng mã hóa an toàn hơn. Khối thịnh vượng chung Massachusetts trao khoản tài trợ R&D trị giá 3.5 triệu đô la cho cơ sở lượng tử mới của Đại học Đông Bắc đứng thứ ba & THÊM
Chai nhựa nghiền có thể tạo ra kim cương nano cho cảm biến lượng tử
Một nhóm nghiên cứu đã sử dụng tia laser để mô phỏng bên trong các hành tinh băng, thúc đẩy một quy trình mới để sản xuất loại kim cương cực nhỏ cần thiết cho cảm biến lượng tử. Nghiên cứu và ý nghĩa của nó đã được báo cáo trong tạp chí Kỹ thuật & Công nghệ (E&T) và tóm tắt ở đây.
Nhóm quốc tế, đứng đầu là Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), Đại học Rostock và École Polytechnique của Pháp, đã tiến hành một thí nghiệm mới để xác định những gì diễn ra bên trong các hành tinh băng như Sao Hải Vương và Sao Thiên Vương.
Các nhà nghiên cứu đã chiếu tia laser vào một màng mỏng nhựa PET đơn giản và điều tra xem điều gì đã xảy ra khi sử dụng đèn flash laser cường độ cao. Một kết quả là các nhà nghiên cứu đã có thể xác nhận rằng nó thực sự tạo ra “mưa kim cương” bên trong những khối băng khổng lồ ở ngoại vi hệ mặt trời của chúng ta.
Phương pháp này có thể thiết lập một phương pháp mới để sản xuất kim cương nano, ví dụ, cần thiết cho các cảm biến lượng tử có độ nhạy cao. Nhóm đã trình bày kết quả nghiên cứu của mình trên tạp chí Những tiến bộ khoa học.
Các điều kiện bên trong các hành tinh băng giá khổng lồ như Sao Hải Vương và Sao Thiên Vương rất khắc nghiệt: nhiệt độ lên tới vài nghìn độ C và áp suất lớn hơn hàng triệu lần so với bầu khí quyển Trái đất. Tuy nhiên, những trạng thái như thế này có thể được mô phỏng ngắn gọn trong phòng thí nghiệm: những tia laser mạnh chiếu vào mẫu vật liệu giống như phim, làm nóng nó lên tới 6,000°C trong chớp mắt và tạo ra sóng xung kích nén vật liệu trong vài nano giây. đến một triệu lần áp suất khí quyển.
những khối băng khổng lồ không chỉ chứa carbon và hydro mà còn chứa lượng lớn oxy. Khi tìm kiếm chất liệu màng phù hợp, nhóm đã tìm ra chất liệu hàng ngày: PET, loại nhựa dùng để làm chai nhựa thông thường. Kraus cho biết: “PET có sự cân bằng tốt giữa carbon, hydro và oxy để mô phỏng hoạt động trên các hành tinh băng”.
Thí nghiệm cũng mở ra triển vọng cho một ứng dụng kỹ thuật: sản xuất kim cương có kích thước nanomet theo yêu cầu, vốn đã được đưa vào chất mài mòn và chất đánh bóng. Trong tương lai, người ta dự đoán rằng chúng sẽ được sử dụng làm cảm biến lượng tử có độ nhạy cao.
*****
Phương pháp mã hóa lượng tử độc lập với thiết bị mới có thể cung cấp khả năng mã hóa an toàn hơn
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Quốc gia Singapore (NUS) đã phát triển một giao thức mới cho QKD hoặc DIQKD không phụ thuộc vào thiết bị. Bản tóm tắt tin tức lượng tử tóm tắt Tin tứcThỏa thuận bảo hiểm dưới đây.
Trong trường hợp QKD hoặc DIQKD không phụ thuộc vào thiết bị, giao thức mật mã không phụ thuộc vào thiết bị được sử dụng. Để trao đổi lượng tử các phím cơ, tín hiệu ánh sáng được gửi đến máy thu bằng máy phát hoặc hệ thống lượng tử vướng víu được sử dụng. Hai cài đặt đo lường để tạo khóa được sử dụng thay vì chỉ một. “Bằng cách giới thiệu cài đặt bổ sung để tạo khóa, việc chặn thông tin trở nên khó khăn hơn và do đó giao thức có thể chịu được nhiều tiếng ồn hơn và tạo ra các khóa bí mật ngay cả đối với các trạng thái vướng víu có chất lượng thấp hơn,” nói Charles Lim từ NUS. Lim cũng là một trong những tác giả của nghiên cứu.
Trong các phương pháp QKD thông thường, tính bảo mật có thể được đảm bảo khi các thiết bị lượng tử được sử dụng có đặc tính tốt. Tim van Leent, một trong những tác giả chính, giải thích: “Và do đó, người dùng các giao thức như vậy phải dựa vào các thông số kỹ thuật do nhà cung cấp QKD cung cấp và tin tưởng rằng thiết bị sẽ không chuyển sang chế độ hoạt động khác trong quá trình phân phối khóa”.
Các nhà nghiên cứu hy vọng rằng phương pháp của họ giờ đây sẽ giúp tạo ra các khóa bí mật với các thiết bị không bị xác định và không đáng tin cậy. Hiện nay họ đang nhắm đến việc mở rộng hệ thống và kết hợp một số cặp nguyên tử vướng víu.
*****
Khối thịnh vượng chung Massachusetts trao khoản tài trợ R&D trị giá 3.5 triệu đô la cho cơ sở lượng tử mới của Đại học Đông Bắc
Cơ quan Quản lý Baker-Polito ở Massachusetts đã công bố khoản tài trợ mới trị giá 3.5 triệu đô la cho Phòng thí nghiệm Tiến bộ Lượng tử Thực nghiệm (EQUAL), một dự án trị giá gần 10 triệu đô la để thúc đẩy các lĩnh vực công nghệ liên quan và cảm biến lượng tử mới nổi trong tiểu bang. Quantum News Briefs chia sẻ những điểm chính của thông báo dưới đây.
Dự án do Đông Bắc chủ trì sẽ thiết lập các mối quan hệ đối tác mới và tận dụng một số mối quan hệ đang diễn ra với các tổ chức học thuật và các đối tác trong ngành. Mục đích là để phát triển các công nghệ lượng tử thế hệ tiếp theo, tăng cường đào tạo về khoa học và kỹ thuật thông tin lượng tử cho sinh viên và người lao động, đồng thời thiết lập mối quan hệ đối tác lớn hơn giữa ngành công nghiệp và chính phủ xung quanh cảm biến lượng tử và các công nghệ liên quan.
Giải thưởng mới, từ chương trình Tài trợ Hợp tác Nghiên cứu và Phát triển của Khối thịnh vượng chung do Viện Đổi mới tại Tổ chức Hợp tác Công nghệ Massachusetts (MassTech) quản lý, sẽ thúc đẩy khoa học thông tin lượng tử, một lĩnh vực trọng tâm ưu tiên của Quỹ R&D. Khoản đầu tư có mục tiêu này có tiềm năng tác động mạnh mẽ đến kinh tế trong thời gian ngắn, bao gồm tạo việc làm mới và tăng trưởng doanh thu tại các đối tác trong ngành, một số trong số đó đã tham dự thông báo hôm thứ Tư.
Khoản tài trợ này sẽ hỗ trợ phát triển các cảm biến lượng tử ở nhiệt độ phòng, siêu nhạy mới, những cơ sở sẽ cung cấp khả năng quan trọng và độc nhất trong bang. Bằng cách tập trung vào các cảm biến, vốn ít đòi hỏi kỹ thuật hơn so với việc phát triển toàn bộ máy tính lượng tử, Northeastern đang thực hiện nghiên cứu nhằm đưa ra những lộ trình khả thi để thương mại hóa trong vòng XNUMX đến XNUMX năm tới.
Dự án sẽ tập trung mạnh vào đào tạo lực lượng lao động, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng đối với những người lao động có hiểu biết về khoa học thông tin lượng tử. Xem bản tin đầy đủ tại đây.
*****
Pin lượng tử ổn định mới có thể lưu trữ năng lượng trong trường điện từ một cách đáng tin cậy
Công nghệ lượng tử cần năng lượng để hoạt động. Sự cân nhắc đơn giản này đã khiến các nhà nghiên cứu, trong mười năm qua, phát triển ý tưởng về pin lượng tử, là hệ thống cơ học lượng tử được sử dụng làm thiết bị lưu trữ năng lượng. Trong thời gian gần đây, các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Vật lý lý thuyết của các hệ thống phức hợp (PCS) ở Viện khoa học cơ bản (IBS), Hàn Quốc đã có thể đặt ra những hạn chế chặt chẽ về hiệu suất sạc có thể có của pin lượng tử. Đặc biệt, họ đã cho thấy rằng một bộ sưu tập pin lượng tử có thể dẫn đến sự cải thiện đáng kể về tốc độ sạc so với giao thức sạc cổ điển. Điều này là nhờ hiệu ứng lượng tử, cho phép các tế bào trong pin lượng tử được sạc đồng thời.
Bất chấp những thành tựu lý thuyết này, việc hiện thực hóa thử nghiệm pin lượng tử vẫn còn khan hiếm. Duy nhất ví dụ phản biện đáng chú ý gần đây đã sử dụng một tập hợp các hệ thống hai cấp độ (rất giống với các qubit vừa được giới thiệu) cho mục đích lưu trữ năng lượng, với năng lượng được cung cấp bởi trường điện từ (tia laser).
Với tình hình hiện tại, rõ ràng điều quan trọng nhất là tìm ra các nền tảng lượng tử mới và dễ tiếp cận hơn để có thể sử dụng làm pin lượng tử. Với động lực này, các nhà nghiên cứu từ cùng nhóm IBS PCS, hợp tác với Giuliano Benenti (Đại học Insubria, Ý), gần đây đã quyết định xem xét lại một hệ cơ học lượng tử đã được nghiên cứu kỹ lưỡng trong quá khứ: micromaser. Micromaser là một hệ thống sử dụng chùm nguyên tử để bơm photon vào hộp cộng hưởng. Nói một cách đơn giản, micromaser có thể được coi là một cấu hình đặc trưng cho mô hình thử nghiệm pin lượng tử được đề cập ở trên: năng lượng được lưu trữ trong trường điện từ, được tích điện bởi một dòng qubit tương tác tuần tự với nó.
Các nhà nghiên cứu của IBS PCS và cộng tác viên của họ đã chỉ ra rằng micromaser có các tính năng cho phép chúng hoạt động như những mô hình pin lượng tử tuyệt vời. Một trong những mối quan tâm chính khi cố gắng sử dụng trường điện từ để lưu trữ năng lượng là về nguyên tắc, trường điện từ có thể hấp thụ một lượng năng lượng khổng lồ, có khả năng nhiều hơn mức cần thiết.
*****
Sandra K. Helsel, Ph.D. đã nghiên cứu và báo cáo về các công nghệ biên giới từ năm 1990. Cô có bằng Tiến sĩ. từ Đại học Arizona.
