By 桑德拉·赫尔塞尔 13 年 2022 月 XNUMX 日发布
量子新闻简报 今天以“参观 IBM 量子研究实验室的见解”开场，随后是与设备无关的 QKD (DIQKD) 研究，这将使黑客攻击变得徒劳无功； 第三份报告是关于研究人员开发用于量子技术的超薄“超表面”设备等。
参观 IBM 量子研究实验室的见解
福布斯撰稿人 Kevin Krewell 最近参观了位于纽约约克镇高地的 IBM 量子研究实验室，并与 IBM 院士兼量子计算副总裁 Jay Gambetta 进行了交谈，IBM 研究院及其团队致力于推进量子计算。 量子新闻简报总结了以下要点。 在此处阅读完整的采访和分析。
Krewall 以这样的解释开场，“IBM 研究人员的目标是让量子计算尽可能无处不在，以解决独特的问题。 为了使量子系统更易于访问，它们需要成为“云原生”或“无服务器”，因为它们成为一种根据使用情况收费的云资源。 在这个数据中心分散的时代，量子可以成为经典计算机可用的专用计算元素之一，就像今天的 GPU 一样。”
Krewall 随后回顾了 IBM 的 1 万个量子比特的目标：IBM Research 正在遵循与经典计算机所采用的相似路径：使用硅缩放将更多更快的量子比特放在芯片上； 将多个量子芯片互连为瓦片； 并构建协同工作的量子计算机集群。
虽然目标是构建具有数百万个原始量子位的系统用于容错量子计算，但在此期间可以做很多工作来提高原始量子位的性能，从而通过使用量子错误缓解来更快地完成更多工作。 要使用当今相对嘈杂且寿命较短的量子比特获得更好的量子结果，需要一些解决方法。 IBM Research 提出了一些错误缓解技术，这些技术被证明是有用的。
实用量子计算的最终目标是提供优于经典计算的优势，以在合理的时间范围内解决重大问题。
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研究人员开发出用于量子技术的超薄“超表面”设备
科学家在 桑迪亚 国家实验室和 马克斯普朗克光科学研究所 已经报道了一种设备，该设备可以取代一屋子的设备，以一种称为纠缠的奇异量子效应来连接光子。 这种设备——一种称为超表面的纳米工程材料——为以复杂的方式纠缠光子铺平了道路，而这在紧凑型技术中是不可能实现的。
这种比一张纸薄一百倍的开创性设备的研究部分是在 集成纳米技术中心，能源部科学办公室用户设施，由桑迪亚和洛斯阿拉莫斯国家实验室运营。 Sandia 的团队获得了科学办公室基础能源科学项目的资助。
新的超表面充当了这种不寻常的量子现象的门户。 在某些方面，它就像刘易斯卡罗尔的“爱丽丝镜中奇遇记”中的镜子，年轻的主人公爱丽丝通过这面镜子体验了一个陌生的新世界。
科学家们没有穿过他们的新设备，而是用激光照射它。 光束穿过覆盖有纳米级结构的超薄玻璃样品，该结构由一种称为砷化镓的普通半导体材料制成。 “它打乱了所有光学领域，”桑迪亚团队的负责人、非线性光学领域的专家、桑迪亚资深科学家伊加尔·布雷纳 (Igal Brener) 说。 他说，有时，一对不同波长的纠缠光子会以与入射激光束相同的方向从样品中出现。
科学论文概述了该团队如何成功地调整他们的超表面以产生具有不同波长的纠缠光子，这是同时产生几对错综复杂的纠缠光子的关键前体。
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与设备无关的 QKD (DIQKD) 将使黑客无用
与设备无关的 QKD（缩写为 DIQKD）自 1990 年代以来就在理论上为人所知，但它只是由以 慕尼黑大学路德维希马克西米利安 物理学家 Harald Weinfurter 和 Charles Lim 来自 新加坡国立大学（NUS）. 加密协议不受设备影响。 Quantum News Briefs 总结并分享了 SciTechDaily 的最新报道。
使用传统的 QKD 方法，只有在所使用的量子器件的特征得到充分表征时才能保证安全性。 “因此，此类协议的用户必须依赖 QKD 提供商提供的规范，并相信设备在密钥分发期间不会切换到另一种操作模式，”该报告的四位主要作者之一 Tim van Leent 解释道。与张伟和 Kai Redeker 一起发表论文。 van Leent 继续说道，至少十年前就已经知道，旧的 QKD 设备可以很容易地从外部被黑客入侵。
在 DIQKD 中，该测试“专门用于确保设备上没有任何操作——也就是说，例如，隐藏的测量结果没有事先保存在设备中，”Weinfurter 解释道。
Weinfurter 解释说：“通过我们的方法，我们现在可以使用未表征且可能不可信的设备生成密钥。”
下一个目标之一是扩展系统以包含几个纠缠的原子对。 “这将允许生成更多的纠缠态，从而提高数据速率并最终提高密钥安全性，”van Leent 说。
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从印度看发展量子技术的地缘政治热潮
美国、中国、俄罗斯和英国是全球 球员 谁在量子领域领先。 各国发展量子计算机的意图已经势不可挡 获得 在网络安全、情报运营和经济产业方面处于战略领先地位。 Ved Shinde 是印度德里大学圣史蒂芬斯学院政治学和经济学专业的学生，是地缘政治中全球量子发展概览的作者。
上面提到的国家有 忠诚 用于量子研究和开发的指数货币资源。 目前，美国拥有世界上最大的量子计算机——IBM 的 Eagle。 IBM 也 旨在 用可能处理超过 1.000 个量子比特的巨型计算机芯片来主宰量子空间。 像谷歌、微软和IBM这样的技术巨头都是美国公司，让美国在量子计算领域保持了强大的领先地位。
中国、美国和英国制定了具有竞争力的国家计划来吸引计算人才和专业知识。 例如， 中文 他们的“千人计划”让全球瞩目。 北京正在挥霍金钱以吸引科学家和研究人员。 中国也有 投资 在两种不同的体系结构路径中获得计算优势 量子至上. 这些路径是基于光的高斯玻色子采样和基于电子的随机量子电路采样，IBM 的 Eagle 也使用了这些路径。
美国和中国都进一步对国内企业实施针锋相对的限制，以限制彼此的技术交流。 这引发了来自不同方面的问题，围绕着塑造量子技术供应链的地缘政治动态。 由于其集中和资本密集的性质，这些供应链处于 威胁 的地缘政治竞争。 随着知识产权制度和量子技术全球标准的制定，这将得到加强。
法国、德国、澳大利亚、加拿大、瑞士、奥地利、以色列、荷兰、印度、韩国、新加坡和日本 other 也制作了的国家 明确的国家倡议 在量子技术中。
对于像印度这样的国家，量子技术拥有多种可能性。 业内专家 指出量子加密可以保护通信，量子模拟可以帮助探索绿色技术的材料，量子传感可以帮助绘制气候变化的影响。 印度已经启动了一项国家量子技术和应用任务 (NMQTA)，总预算为 支出 八亿卢比，并已表明其开发这些技术的意图。
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Sandra K. Helsel 博士自 1990 年以来一直在研究和报告前沿技术。她拥有博士学位。 来自亚利桑那大学。
