Menor nem sempre é melhor, mas quando se trata de engenharia quântica, os desenvolvimentos em escala quântica estão prontos para mudar o mundo."A pesquisa em engenharia elétrica e de computadores é fundamental para um esforço global para avançar na pesquisa de engenharia quântica e treinar a nova geração de engenheiros quânticos", disse Luke Lester, chefe do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação de Bradley (ECE).“E nosso departamento está bem posicionado para fazer parte da revolução quântica.”
A engenharia quântica está pronta para revolucionar a sociedade, disse Lester.Isso poderia melhorar nossos sistemas de comunicação, trazer novos métodos para proteger dados, tornar nossos dispositivos mais eficientes em termos energéticos e, é claro, tornar os computadores menores.
De acordo com o professor de ECE Wayne Scales, que está trabalhando no lado do currículo dos esforços do departamento, o Quantum é o próximo passo natural na computação, seguindo interruptores e transistores mecânicos, e o impacto pode ser tão grande quanto.
A engenharia quântica não é apenas nossa engenharia usual em menor escala, no entanto,.Nos níveis quânticos, diferentes leis físicas e fenômenos se aplicam ao que estamos acostumados em uma escala maior.A engenharia quântica requer experiência interdisciplinar, incluindo engenharia elétrica e de computadores, ciência de materiais, ciência da computação, física, química e matemática.
Two new centers for quantum research
Para superar esse obstáculo interdisciplinar, a Virginia Tech está formando dois centros para engenharia quântica - um em Blacksburg e outro em Alexandria.Esses centros reunirão pesquisadores de vários campos para enfrentar desafios quânticos.
O centro de arquitetura quântica e desenvolvimento de software fará parte do campus da Virginia Tech Innovation em Alexandria e é parcialmente financiado por US $ 12.5 milhões de presentes de Northrop Grumman.
O Virginia Tech Center for Quantum Information Science and Engineering será o complemento baseado em Blacksburg do Alexandria Center e abordará amplos tópicos de pesquisa, da criptografia a relógios atômicos.
ECE quantum research
Vários membros do corpo docente da ECE já têm projetos ativos de pesquisa em engenharia quântica.
Lester, juntamente com Mantu Hudait, professor associado de ECE, está pesquisando dispositivos quânticos - e os materiais necessários para criá -los.Sua equipe está criando dispositivos como lasers ultra-rápidos, fontes de fótons únicos e células solares de alta eficiência.
Novo professor assistente Linbo Shao está investigando o processamento de informações quânticas em substratos de silício.Esses dispositivos de alto desempenho usam dispositivos de microondas, acústica e óptica.
Vassilios Kovanis, professor colegiado e diretor do programa de mestrado em engenharia do norte da Virgínia, está trabalhando em mecânica quântica não hérmítica que usa uma combinação de dissipação e unitaridade em contraste com a mecânica quântica tradicional.Nesse contexto, ele está desenvolvendo osciladores fotônicos ajustáveis e relógios fotônicos, bem como uma variedade de sensores ultra-sensíveis.
Professor assistente colegiado Ravi Ragunathan está trabalhando em um teste de teste de distribuição quântica que pode se integrar às modalidades cibernéticas e de radiofrequência.
Quantum education
Além dos programas de pesquisa quântica, a ECE está desenvolvendo um novo currículo e novos cursos para treinar a próxima geração de engenheiros quânticos.
"É um grande debate sobre como treinar os alunos em engenharia quântica, porque é muito interdisciplinar", disse Scales.
Como esse currículo tem potencial para impactar tantas comunidades de tecnologia, tanto a Iniciativa Cibernética da Commonwealth quanto o Institute for Institute for Critical Technology e Applied Science ajudaram a financiar o desenvolvimento do laboratório.
Uma coisa que é uma certeza para o treinamento de engenheiros quânticos: a necessidade de um curso de laboratório quântico para aprendizado prático.O curso - ensinado pela primeira vez durante o semestre da primavera - destina -se a estudantes em campos de engenharia e ciências.
Atualmente, essa infraestrutura laboratorial de aprendizado experimental não é comum nos Estados Unidos.O curso é baseado em fotônicas quânticas e abrange conceitos fundamentais de ciências quânticas, comunicação quântica, criptografia quântica e detecção quântica.Embora o curso seja ensinado inicialmente no nível de pós -graduação, a Scales planeja oferecê -lo aos estudantes de graduação - possivelmente até aqueles em seu segundo ano.
Por fim, a Scales planeja oferecer um laboratório virtual, bem como a experiência pessoal, permitindo que mais alunos obtenham acesso a este treinamento."Você pode fazer login remotamente no painel de controle e executar os experimentos", disse ele.Portanto, estudantes em outros campi ou outras universidades, bem como profissionais que trabalham, poderiam então se beneficiar do Laboratório de Tecnologia da Virgínia.
A Scales também está construindo parcerias com outras universidades que poderiam oferecer o laboratório como parte de seus programas - particularmente universidades que poderiam ajudar as minorias sub -representadas a obter acesso às ferramentas."É uma enorme oportunidade educacional", disse Scales.
O desenvolvimento do curso não pára com as universidades, no entanto."Em última análise, tudo terá dispositivos quânticos, e precisamos treinar pessoas em escolas comerciais e faculdades comunitárias em conceitos quânticos", disse Scales, "e até estudantes do ensino fundamental e médio do ensino fundamental e médio.É uma maneira completamente nova de pensar para a pessoa comum.”
O campo está mudando, notou escalas, por ser ciência puramente básica."É evoluindo a sua própria disciplina de engenharia, com novas aplicações críticas, incluindo segurança cibernética, comunicações quânticas, detecção quântica e materiais quânticos.”
