Hy-Q'nun ana hedefi nedir?

Niels Bohr Enstitüsü'nün bir parçası olarak, Hy-Q yetenekli ve disiplinler arası bir kadrodan oluşur 50 araştırmacıdan oluşan ekip, kuantum biliminde kalıcı değer ve etki yaratmak için çalışıyoruz. Amacımız kuantum internet için temel donanım ve platform teknolojilerini oluşturmak, teorik anlayış, deneysel sistemler, cihaz tasarımı ve üretimi arasındaki etkileşimden yararlanmak ve tüm bu araştırma yollarını aynı anda ilerletmektir. Operasyonel olarak Hy-Q öncelik veriyor üç ayrı kuantum platformu – fotonlar, katı hal yayıcılar ve fononlar – kuantum bilgilerinin uzaktan bağlantısını, manipülasyonunu ve depolanmasını mümkün kılmak için. Hibrit kuantum ağlarını ve her biri kendi artıları ve eksileri olan farklı kuantum sistemlerini birleştiren "tüm dünyaların en iyisi" yaklaşımını düşünün.

Küçük ölçekli kuantum sistemleri büyük ve karmaşık kuantum ağ mimarilerine dönüşürken neler mümkün olabilir?

İnternet bugün klasik bilgileri küresel uzunluk ölçekleri üzerinden dağıtıyor. Geleceğin kuantum interneti, kuantum bilgisini (örneğin tek fotonlu kübitler veya kuantum dolaşma) aynı küresel ölçekte iletecek. Bu yetenek, hükümetler ve bankalardan sağlık hizmeti sağlayıcılarına ve orduya kadar her şey için kuantum şifreli iletişimler de dahil olmak üzere her türlü benzersiz uygulamayı mümkün kılacak. Sonuçta ağ üzerinden kuantum mekaniksel olarak bağlanan uzak bilgi işlem düğümleri ile paralel kuantum hesaplama kaynaklarının uygun ölçekte uygulanmasını göreceğiz.

Laboratuvardan sahada konuşlandırılabilir kuantum teknolojilerine geçiş şimdiden başlıyor

Hy-Q'nun başkanı Peter Lodahl

Muhtemelen bu tür ağ düzeyindeki uygulamalar için hala erken günler mi?

Doğru, ancak laboratuvardan sahada konuşlandırılabilir kuantum teknolojilerine geçişin zaten başladığını belirtmekte fayda var. Örneğin geçen yılın sonlarında Hy-Q'nun tek foton kaynağı teknolojisi Başarılı bir saha denemesinin parçası olarak konuşlandırıldı Lyngby'deki Danimarka Teknik Üniversitesi'ndeki araştırma ortaklarımıza mevcut telekomünikasyon ağındaki 18 km'lik fiber optik bağlantı üzerinden güvenli kuantum anahtar dağıtımını (QKD) göstermek. Bu, isteğe bağlı tek foton kaynaklarının gerçek dünyadaki bir kuantum iletişim bağlantısında uygulandığı ilk seferdir. Bu nedenle, teknolojiyi "cihaz bağımsızlığı" olarak bilinen, kuantum sisteminin herhangi bir bilgisayar korsanlığı girişimine karşı, hatta kodlama ve kod çözme için kullanılan aparatta bile güvenli olduğu nihai güvenlik düzeyine genişletmede önemli bir ilk adımdır.

Laboratuvar tabanlı kuantum sistemlerinden kuantum ağlarına ölçeklendirme yapılırken hangi teknik zorluklar ortaya çıkıyor?

En büyük engellerden biri kurulu fiber ağdaki optik zayıflamadır. Başlangıç ​​olarak, tek fotonlu kübitleri kaybetmeden birkaç yüz kilometre öteye göndermek için güçlü kuantum tekrarlayıcılara ve kuantum hafızalara ihtiyacımız olacak. Kuantum tekrarlayıcılar, günümüzün uzun mesafeli fiber optik ağlarındaki fiber optik amplifikatörlerin eşdeğeridir; esasen iletim bağlantısını, optik kayıpların yönetilebilir ve kurtarılabilir olduğu ayrı bölümlere ayırır. Bununla birlikte, kuantum durumlarının yükseltilmesi sözde tarafından yasaklandığından, çalışma prensibi temelde farklıdır. “klonlama teoremi yok”. Ancak kat edilmesi gereken uzun bir yol var ve bu yeni nesil sistemlerin mühendislik zorlukları hâlâ göz korkutucu olmaya devam ediyor.

Hy-Q bu sorunlarla nasıl başa çıkıyor?

Bilim adamlarımız optik zayıflama sorununu çözmenin çeşitli yollarını araştırıyor. Umut verici bir araştırma hattı, tek yönlü kuantum tekrarlayıcı olarak adlandırılan şeydir. Tek bir fotonu tüm mesafeye göndermek yerine, birden fazla dolaşmış fotondan oluşan bir küme durumu (tek bir kübit kuantum bilgisi ile kodlanan küme), bir tekrarlayıcı istasyon zinciri aracılığıyla gönderilir. Her tekrarlayıcıda, kuantum bilgisi hata düzeltmesine tabi tutulur ve mesafeye karşı kademeli foton kaybına karşı koymak için "taze" bir küme durumuna aktarılır. Bu tür fırsatları değerlendirmek için talep üzerine dolaşık fotonlar üretme konusunda çok iyiyiz.

Ağ üzerinde kuantum bilgilerinin depolanması ve dönüştürülmesine yönelik kuantum belleklerdeki ilerleme ne durumda?

Hy-Q optomekanik grubu liderliğinde Albert Schliesser, herhangi bir kuantum iletişimi veya dağıtılmış kuantum hesaplama şeması için sahip olunması gereken bir teknoloji olan kuantum bellekler üzerinde erken aşama Ar-Ge yürütüyor. Spesifik olarak, ekibin odak noktası, elektromanyetik alanlara (radyo frekansından optik alana, ayrıca elektron ve elektronlara) verimli bir şekilde bağlanırken uzun tutarlılık süreleri (yaklaşık 100 ms) sağlayan, fononik membran rezonatörleri olarak adlandırılan ultra uyumlu mekanik cihazlar üzerindedir. nükleer dönüşler).

Kuantum avantajını dönüştürmek: IBM'den Jay Gambetta, kuantum ve klasik hesaplamayı sorunsuz bir şekilde entegre ediyor

Bu rezonatörlerin benzersiz bir özelliği var: Belirli frekanslarda hareketin yayılmasını engelleyen bir bant aralığı. Bu nedenle, fononik kristalde mekanik bir rezonansı "yakalayabiliriz" ve optik uyarım üzerine tek fotonlu kübitleri depolamak için iyi yalıtılmış bir kuantum sistemi yaratabiliriz. Fırsat çok etkileyici: Hy-Q foton kaynaklarıyla üretilen fotonları uzun ömürlü mekanik salınımlarda güvenilir bir şekilde depolayabilirsek, uzun menzilli kuantum ağı uygulamalarıyla ilgili zaman ölçeklerinde kuantum bilgisini depolayabilecek bir kuantum belleğimiz olur.

Hy-Q, rekabetten ziyade açıklık ve işbirliğine vurgu yaparak geniş bir uzmanlık yelpazesini bir araya getiriyor

Hy-Q'nun başkanı Peter Lodahl

Doktora eğitimi seçeneklerini göz önünde bulundurarak Hy-Q'yu yetenekli bir fizik mezununa nasıl sunarsınız?

Hy-Q'daki araştırma kültürüyle gurur duyuyorum. Bu, başarıya ulaşmak için geniş bir uzmanlık yelpazesini bir araya getiren çeşitliliğe sahip bir ekiptir; ayrıca rekabetten ziyade açıklık ve işbirliğine vurgu yapılır. Sihir budur: Önemli olan kimin en iyi özgeçmişe veya en uzun yayın listesine sahip olduğu değildir. Dışarıdan benzer düşüncelere sahip gruplarla uzun süredir devam eden işbirliklerimiz var. Örneğin, Arne Ludwig'in ekibi Almanya'nın Bochum Üniversitesi'nde en yüksek kalitede galyum-arsenit kuantum nokta malzemeleri yetiştiriliyor; Hy-Q'daki tüm tek foton kaynaklarımız ve foton yayıcı arayüzlerimizin başlangıç ​​noktası. Ayrıca yakın işbirliği içinde çalışıyoruz Richard Warburton ve meslektaşları İsviçre Basel Üniversitesi'nde nanofotonik ve yarı iletken fiziği konularında fikir paylaşımı ve ilgili laboratuvarlarımız arasında düzenli öğrenci değişimi ile.

Peki Hy-Q'nun geleceği parlak mı?

Kesinlikle. Kuantum ağlarının temel bilimine odaklanmamız, Danimarka Ulusal Araştırma Vakfı – 10 yıllık bir finansman döngüsünün ortasındayız – ve bu uzun vadeli destek, dünya lideri uzmanlığı burada, Kopenhag'da tek bir çatı altında bir araya getirmemize olanak sağladı. Hy-Q tamamen uzun bir oyunla ilgilidir: kuantum internet için olanak sağlayan platform teknolojilerini karıştırıp eşleştirmek sabır, disiplinler arası işbirliği ve sürekli iyileştirmeye aralıksız odaklanmayı gerektirecektir.

Kuantum bilimini ağa hazır teknolojilere dönüştürmek

Hy-Q'nun çabaları temel kuantum bilimindeki ilerlemelere doğru yönelirken, Peter Lodahl ve meslektaşları aynı zamanda kuantum fotonik teknolojileri ve cihazları için gelişmekte olan pazarı da izliyorlar. Ön ve merkez Hy-Q spin-out'tur serçe kuantumKuantum hesaplama, kuantum metrolojisi ve dağıtılmış kuantum ağları için tek foton kaynakları tasarlayan, geliştiren ve üreten bir şirket.

Sparrow, kuantum teknolojisi tedarik zincirinde bir yapı taşı olacağını umduğu şeye, yani isteğe bağlı (deterministik) ve oldukça tutarlı (ayırt edilemez) tek foton akışları üretebilen bir çipe odaklanıyor. Firma, çip üstü platformunun doğasında olan gürültü ve eşevresizlik süreçlerinin üstesinden gelerek, gerçek dünyadaki dağıtıma ölçeklendirme için gereken üretim verimliliği ve foton ayırt edilemezliği konusundaki kriterleri aştı.

Fotonik kristal dalga kılavuzlarına gömülü ultra hassas InAs/GaAs kuantum nokta yapılarına sahip 3 x 3 mm'lik çip, 920-980 nm arasındaki belirli dalga boylarında tek fotonlar yayar. Fotonlar arasındaki karşılıklı ayırt edilemezlikte herhangi bir gözlemlenebilir azalma (>%100) olmadan 96'den fazla tek fotondan oluşan uzun diziler sağlar. Çip üzerindeki verimlilik %90'ın üzerindedir ve saniyede 20 milyondan fazla tek foton sağlar ve bunlar doğrudan bir optik fibere dağıtılabilir.

Aynı zamanda firmanın kurucusu ve baş bilim sorumlusu olan Lodahl'a göre Sparrow, Ar-Ge müşterilerini hedefliyor ve "daha önce var olmayan bir ürünü piyasaya sürüyor". "Bizler, ticari bir ortamda olgunlaşabilmesi için yeni bir platform teknolojisinin müjdesini veren ilk hareketçileriz" diyor. "Cihaz düzeyinde yenilik zorunlu olsa da Sparrow'un görev alanı artık ölçeklenebilirlik, üretilebilirlik, fiyat ve performans gibi daha uygulamalı ölçümleri ele alacak şekilde değişmeli."

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• Plato blok zinciri. Web3 Metaverse Zekası. Bilgi Güçlendirildi. Buradan Erişin.
• Adryenn Ashley ile Geleceği Basmak. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/peter-lodahl-the-danish-physicist-whose-hy-q-team-takes-a-best-of-all-worlds-approach-to-quantum-networks/